DE102008030318A1

DE102008030318A1 - Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffbehälters

Info

Publication number: DE102008030318A1
Application number: DE102008030318A
Authority: DE
Inventors: Matthias Olbrich; Moez Haouala; Patrick Gmünd; Peter Grauer; Albert Boecker
Original assignee: TI Automotive Technology Center GmbH
Current assignee: TI Automotive Technology Center GmbH
Priority date: 2008-06-30
Filing date: 2008-06-30
Publication date: 2009-12-31
Also published as: EP2743055A1; EP2743055B1; EP2743054A1; PL2743055T3; ES2562206T3; EP2743054B1; US20090324866A1; US9073245B2; ES2649979T3; ES2454290T3

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffbehälters, insbesondere eines Kraftstoffbehälters für Fahrzeuge, umfassend die folgenden Schritte: (a) Herstellen eines schlauchartigen Vorformlings mittels Extrusion oder Coextrusion und Transport des Vorformlings zu einer Blasformmaschine mittels einer Greifeinrichtung, (b) Einführen des Vorformlings in die geöffnete Blasformmaschine und Spreizen des Vorformlings quer zu den Hälften der Blasformmaschine mittels eines in das Innere des schlauchartigen Vorformlings eingeführten Spreizwerkzeugs zur Erzeugung eines im Querschnitt langovalen Vorformlings, (c) Verschließen des oberen und des unteren Randes des Vorformlings durch Quetschen der Randpartien und anschließend teilweises Aufblasen des Vorformlings, (d) Schließen der Blasform, wobei diese nicht vollständig geschlossen wird, so dass zwischen den Blasformhälften ein Spalt von 20 bis 70 mm verbleibt, (e) Ausformen des Behälters in der Blasform mittels in das Behälterinnere eingeblasener Druckluft und/oder auf das Behälteräußere einwirkenden Unterdruck, (f) Durchtrennen der Behälterwand mittels einer Schneidvorrichtung im Bereich des Spalts zwischen den Blasformhälften und Öffnen der Blasform, wobei jeweils eine Behälterhälfte in der entsprechenden Blasformhälfte verbleibt, (g) Einführen einer oder mehrerer einzelnenr oder gemeinsam auf einem Träger angeordneter Komponenten in die Blasform und Befestitgung an ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffbehälters, insbesondere eines Kraftstoffbehälters für Fahrzeuge.
Bei der Herstellung von Kunststoffkraftstoffbehältern ist es üblich geworden, Kraftstoffsystemkomponenten wie beispielsweise Füllstandsgeber, Be- und Entlüftungskomponenten, Kraftstoffpumpen, Kraftstofffilter und dergleichen schon bei der Herstellung des Behälters in diesem anzuordnen. Da für die Herstellung des Behälters typischerweise ein extrudierter, schlauchförmiger Vorformling verwendet wird, ist das Einbringen der Komponenten während des Formvorgangs in einer Blasform- und/oder Tiefziehmaschine nicht einfach, da das Befestigen der Komponenten an der Behälterinnenwand erst dann erfolgen kann, wenn die Behälterschale ihre Endform angenommen hat. Bei der Verwendung eines schlauchförmigen Vorformlings ist dieser dann jedoch schon rundum verschlossen.
Ausgehend hiervon besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren zur Herstellung, eines Kunststoffbehälters anzugeben, bei dem auf effiziente Weise eine oder mehrere weitere Komponenten während der Herstellung in den Behälter eingebracht und an dessen Innenwand befestigt werden können.
Zur Lösung dieser Aufgabe werden die in den Ansprüchen 1 und 2 angegebenen Verfahrensschritte vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Gemäß einer ersten Variante der Erfindung sind folgende Schritte vorgesehen:

(a) Herstellen eines schlauchartigen Vorformlings mittels Extrusion oder Coextrusion und Transport des Vorformlings zu einer Blasformmaschine mittels einer Greifeinrichtung,
(b) Einführen des Vorformlings in die geöffnete Blasformmaschine und Spreizen des Vorformlings quer zu den Hälften der Blasformmaschine mittels eines in das Innere des schlauchartigen Vorformlings eingeführten Spreizwerkzeugs zur Erzeugung eines im Querschnitt langovalen Vorformlings,
(c) Verschließen des oberen und des unteren Randes des Vorformlings durch Quetschen der Randpartien und anschließend teilweises Aufblasen des Vorformlings,
(d) Schließen der Blasform, wobei diese nicht vollständig geschlossen wird, so dass zwischen den Blasformhälften ein Spalt von 20 bis 70 mm verbleibt,
(e) Ausformen des Behälters in der Blasform mittels in das Behälterinnere eingeblasener Druckluft und/oder auf das Behälteräußere einwirkenden Unterdruck,
(f) Durchtrennen der Behälterwand mittels einer Schneidvorrichtung im Bereich des Spalts zwischen den Blasformhälften und Öffnen der Blasform, wobei jeweils eine Behälterhälfte in der entsprechenden Blasformhälfte verbleibt,
(g) Einführen einer oder mehrerer einzelner oder gemeinsam auf einem Träger angeordneter Komponenten in die Blasform und Befestigung an einer Behälterhälfte,
(h) Schließen der Blasform, wobei die Behälterhälften entlang ihrer Ränder miteinander verschweißt werden, und abschließendes Ausformen des Behälters, und
(i) Öffnen der Blasform und Entnahme des fertigen Behälters.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst ein Vorformling auf herkömmliche Art mittels einer Extrudiermaschine hergestellt. Als Behältermaterial finden bevorzugt thermoplastische Kunststoffe Verwendung, wie beispielsweise hochdichtes Polyethylen (HDPE) und/oder Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer (EVOH) als Barriereschicht gegen das Austreten von Kraftstoffdämpfen aus dem Behälter. Unter ”Vorformling” wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung also ein aus der Extrusions- bzw. Coextrusionsmaschine extrudierter, schmelzeheißer und schlauchförmiger Rohling aus mindestens einer, gegebenenfalls mehreren Kunststoffschichten verstanden. Während es bekannt ist, eine Blasformmaschine unmittelbar unterhalb der Extrudiermaschine anzuordnen, sodass der extrudierte Vorformling direkt in die Blasformmaschine übernommen werden kann, betrifft die vorliegende Erfindung vorrangig eine Anordnung, bei der die Extrusion des Vorformlings und die Ausformung des Behälters räumlich getrennt stattfinden. Hierzu ist zwischen der Extrudiermaschine und der Blasform- und/oder Tiefziehmaschine ein Manipulationsroboter angeordnet. Der Roboter weist eine Greifvorrichtung auf, vorzugsweise eine Vakuumgreifvorrichtung, mit der der Vorformling in seinem oberen Bereich ergriffen und zu der Blasform- und/oder Tiefziehmaschine, im Folgenden kurz als Blasformmaschine bezeichnet, transportiert wird.
Nachdem der Vorformling in der geöffneten Blasformmaschine angeordnet worden ist, wird ein Spreizwerkzeug von unten in den Vorformling eingeführt. Dieses Spreizwerkzeug umfasst ein stationäres Mittelteil und zwei seitlich dazu angeordnete, bewegliche Spreizfinger. Die Spreizfinger werden auseinander gefahren, wodurch der Vorformling eine langgestreckte Ovalform einnimmt. Das stationäre Mittelteil, das auch einen Blasdorn umfasst, verhindert dabei, dass die einander gegenüberliegenden Wandpartien im mittleren Bereich des Vorformlings in Kontakt geraten und miteinander verschweißt werden. Der Vorformling wird soweit gespreizt, dass der Behälter zwischen den Spreizfingern hindurch geformt werden kann. Die Spreizfinger können also während des Formvorgangs im Vorformling verbleiben, jedoch ist dies nicht zwangsweise erforderlich. Das die Spreizfinger umgebende Material wird später vom Behälter getrennt und einer Wiederverwertung zugeführt. Der Vorformling wird daraufhin mittels der Greifvorrichtung oben und unten verschlossen, wobei über den im Mittelteil des Spreizwerkzeugs angeordneten Blasdorn ein Vorblasen des Vorformlings auf etwa 20 bis 40% seines Endvolumens stattfindet.
Die Formhälften werden nun in Schließrichtung bewegt, jedoch nicht vollständig geschlossen, so dass ein Spalt von etwa 20 bis 70 mm zwischen den Formhälften verbleibt. Der Vorformling wird mittels des unteren Blasdorns mit einem Druck von mindestens 3 bar aufgeblasen, bis die Formhälften von dem Vorformling formschlüssig ausgefüllt sind. Gleichzeitig wird mindestens ein weiterer, vorzugsweise zwei weitere Blasdorne im Bereich einer der Formhälften seitlich durch die Behälterwand gestochen und der Behälterinnenraum zusätzlich mit einem Druck von mindestens 1,5 bar beaufschlagt. Dieser Druck wird für eine gewisse Zeit aufrechterhalten und dabei die oberen und unteren, über den Behälter überstehenden Enden des Vorformlings mittels eines Messers oder eines beheizten Drahtes abgeschnitten. Der primäre Blasvorgang ist damit abgeschlossen.
Über den Spalt zwischen den Formhälften erfolgt nun eine Auftrennung des Behälters in zwei Behälterhälften. Hierzu können wiederum Messer oder Heizdrähte verwendet werden. Die Blasform wird dann geöffnet, wobei jeweils eine Behälterhälfte in einer der Formhälften verbleibt und dort gegebenenfalls mittels weiterer, über den Behälterumfang verteilter Greifer in der Form gehalten wird. Mittels eines weiteren Roboters können nun eine oder mehrere Komponenten an der Innenwand einer oder beider Behälterhälften befestigt werden. Derartige Komponenten sind hauptsächlich der Füllstandsgeber, Be- und Entlüftungsteile, Kraftstoffpumpen und -filter, wobei auch mehrere dieser Komponenten gemeinsam auf einem vormontierten Träger angeordnet sein können, sowie Aussteifungsteile, die bis in die kritischen Behälterecken reichen können. Nachdem die Komponente oder die Komponenten sicher an der Innenwand der Behälterhälfte befestigt sind, wird der weitere Roboter aus dem Bereich der Formhälften entfernt und die Form vollständig geschlossen. Hierbei werden die noch heißen Formhälften miteinander verschweißt. Gegebenenfalls kann auch eine Zusatzheizung verwendet werden. Gleichzeitig wird der Behälterinnenraum nochmals über die seitlichen Blasdorne mit Druck beaufschlagt. Hierdurch wird die Endform des Behälters geschaffen. Das Behälterinnere wird entlüftet und die Blasdorne werden zurückgezogen, wobei sich die Durchstechöffnungen selbständig verschließen. Die Formhälften werden geöffnet, wobei gleichzeitig oder unmittelbar im Anschluss eine Entgratung des Behälters stattfindet. Der fertige Behälter kann nun aus der Blasform entnommen werden und seiner weiteren Bestimmung zugeführt werden.
Gemäß einer Variante der Erfindung sind die folgenden Verfahrensschritte vorgesehen:

(a) Herstellen eines schlauchartigen Vorformlings mittels Extrusion oder Coextrusion, wobei während der Extrusion zwei einander diametral gegenüberliegend angeordnete, kerbenartige Dünnstellen in den Vorformling eingebracht werden, und Transport des Vorformlings zu einer Blasformmaschine mittels einer Greifeinrichtung,
(b) Einführen des Vorformlings in die geöffnete Blasformmaschine und Erfassen des Vorformlings in enger Nachbarschaft zu den Dünnstellen mithilfe von vier weiteren Vakuumgreifern,
(c) Auseinanderziehen der Vakuumgreifer, wodurch der Vorformling entlang den Dünnstellen in zwei Hälften gerissen wird,
(d) Anlegen der Vorformlinghälften an die Blasformhälften, wobei eine dichtende Anlage der Außenränder der Vorformlinghälften an den Blasformhälften hergestellt wird,
(e) Evakuierung des Raums hinter den Vorformlinghälften zur Vakuumformung zweier Behälterhälften,
(f) Einführen einer oder mehrerer einzelner oder gemeinsam auf einem Träger angeordneter Komponenten in die Blasform und Befestigung an einer Behälterhälfte,
(g) Schließen der Blasform, wobei die Behälterhälften entlang ihrer Ränder miteinander verschweißt werden, und
(h) Öffnen der Blasform und Entnahme des fertigen Behälters.

Bei dem erfindungsalternativen Verfahren werden bei der Extrusion des Vorformlings durch entsprechende Gestaltung der Extrusionsdüse zwei einander gegenüberliegend angeordnete Dünnstellen in den Vorformling eingebracht, wobei die Dünnstellen vorzugsweise durch beidseitige Einkerbung der Schlauchwand gebildet sind. Der Vorformling wird mittels des Vakuumgreifers zum Formwerkzeug transportiert und zwischen den geöffneten Formhälften angeordnet. Bevor der Vakuumgreifer entfernt wird, kommen vier zusätzliche, formwerkzeugseitige Vakuumgreifer zum Einsatz, von denen jeweils zwei auf jeder Seite des Schlauchs unmittelbar neben den Dünnstellen angreifen.
Die Vakuumgreifer des Formwerkzeugs werden derart zurückgezogen, dass der Vorformling entlang der Dünnstellen aufreißt und jeweils eine Hälfte des Vorformlings von zwei seitlich angreifenden Vakuumgreifern gehalten wird. Die so geschaffenen Vorformlinghälften werden derart vor den Kammern der Werkzeughälften angeordnet, dass ihre Ränder die Werkzeugkammern dichtend abdecken. Der Hohlraum hinter den Vorformlinghälften wird nun evakuiert, so dass die Vorformlinghälften in die Kammern gezogen werden und Behälterhälften bilden. Zu diesem Zeitpunkt können eine oder mehrere Komponenten an einer oder beiden Innenwänden der Behälterhälften angebracht werden. Die Form wird nun geschlossen und die weitere Bearbeitung des Behälters erfolgt im Wesentlichen wie bei der ersten Erfindungsvariante beschrieben.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffbehälters, insbesondere eines Kraftstoffbehälters für Fahrzeuge, umfassend die folgenden Schritte: (a) Herstellen eines schlauchartigen Vorformlings mittels Extrusion oder Coextrusion und Transport des Vorformlings zu einer Blasformmaschine mittels einer Greifeinrichtung, (b) Einführen des Vorformlings in die geöffnete Blasformmaschine und Spreizen des Vorformlings quer zu den Hälften der Blasformmaschine mittels eines in das Innere des schlauchartigen Vorformlings eingeführten Spreizwerkzeugs zur Erzeugung eines im Querschnitt langovalen Vorformlings, (c) Verschließen des oberen und des unteren Randes des Vorformlings durch Quetschen der Randpartien und anschließend teilweises Aufblasen des Vorformlings, (d) Schließen der Blasform, wobei diese nicht vollständig geschlossen wird, so dass zwischen den Blasformhälften ein Spalt von 20 bis 70 mm verbleibt, (e) Ausformen des Behälters in der Blasform mittels in das Behälterinnere eingeblasener Druckluft und/oder auf das Behälteräußere einwirkenden Unterdruck, (f) Durchtrennen der Behälterwand mittels einer Schneidvorrichtung im Bereich des Spalts zwischen den Blasformhälften und Öffnen der Blasform, wobei jeweils eine Behälterhälfte in der entsprechenden Blasformhälfte verbleibt, (g) Einführen einer oder mehrerer einzelner oder gemeinsam auf einem Träger angeordneter Komponenten in die Blasform und Befestigung an einer Behälterhälfte, (h) Schließen der Blasform, wobei die Behälterhälften entlang ihrer Ränder miteinander verschweißt werden, und abschließendes Ausfor men des Behälters, und (i) Öffnen der Blasform und Entnahme des fertigen Behälters.
Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffbehälters, insbesondere eines Kraftstoffbehälters für Fahrzeuge, umfassend die folgenden Schritte: (a) Herstellen eines schlauchartigen Vorformlings mittels Extrusion oder Coextrusion, wobei während der Extrusion zwei einander diametral gegenüberliegend angeordnete, kerbenartige Dünnstellen in den Vorformling eingebracht werden, und Transport des Vorformlings zu einer Blasformmaschine mittels einer Greifeinrichtung, (b) Einführen des Vorformlings in die geöffnete Blasformmaschine und Erfassen des Vorformlings in enger Nachbarschaft zu den Dünnstellen mithilfe von vier weiteren Vakuumgreifern, (c) Auseinanderziehen der Vakuumgreifer, wodurch der Vorformling entlang den Dünnstellen in zwei Hälften gerissen wird, (d) Anlegen der Vorformlinghälften an die Blasformhälften, wobei eine dichtende Anlage der Außenränder der Vorformlinghälften an den Blasformhälften hergestellt wird, (e) Evakuierung des Raums hinter den Vorformlinghälften zur Vakuumformung zweier Behälterhälften, (f) Einführen einer oder mehrerer einzelner oder gemeinsam auf einem Träger angeordneter Komponenten in die Blasform und Befestigung an einer Behälterhälfte, (g) Schließen der Blasform, wobei die Behälterhälften entlang ihrer Ränder miteinander verschweißt werden, und (h) Öffnen der Blasform und Entnahme des fertigen Behälters.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die an der Innenseite der Behälterhälfte befestigte Komponente ein Füllstandsgeber, eine Be- und Entlüftungsvorrichtung, eine Kraftstoffpumpe, ein Kraftstofffilter, ein Halter mit mehreren daran angeordneten Komponenten und/oder ein vorzugsweise bis in den Eckbereich des Behälters reichendes Aussteifungsteil ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die an der Innenseite der Behälterhälfte befestigten Komponenten bei geöffneter Form mittels eines Roboters montiert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorformling mittels zweier Spreizfinger der Spreizvorrichtung soweit gespreizt wird, dass die Ausformung des Behälters zwischen den Spreizfingern hindurch erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Behälterhälften bei geöffneter Blasformmaschine mittels weiterer, um den Umfang der Behälterhälften verteilter Greifeinrichtungen in der Form gehalten werden.