JP4948734B2 - プラスチック燃料タンクの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプラスチック燃料タンクの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
種々の車両に搭載するプラスチック燃料タンクは、一般に、燃料タンクが設計された使用形式に関するシーリング規格および透過性規格、および燃料タンクが重視しなければならない環境条件を満たす必要がある。現在、ヨーロッパおよび世界中で、大気、広くは環境中への汚染物質の放出の制限に関する条件が大幅に強化されている。従って、燃料タンクの設計は、種々の作動条件下でのシーリングおよび安全性の優れた保証が得られる技術に向かって急速に移行している。また、製造業者は、タンクに連結される種々のパイプおよびアクセサリにより引き起こされる損失をできる限り小さくするように努力している。しばしば使用されている１つの方法として、或るアクセサリおよびパイプをタンク内に組み込んで、これらと外部環境との接点をなくすようにしているものがある。
【０００３】
英国特許出願ＧＢ−１ １３６ ６１３には、熱可塑性プラスチックのシートから物品を成形する方法であって、シートを押出した後にツーパート金型内で成形（モールディング）し、金型の周囲輪郭によりシートの周囲部分を押圧し、中央部分を形成すべくシートの両側の圧力差を維持できる継目を形成する方法が開示されている。
【０００４】
しかしながら、この既知の方法は、周囲に平縁部（溝で凹ませることは任意である）を備えた開物品を製造することに適用されている。非常に小さいサイズの物品は容器として適している。これらの物品は、最大でも１０ｋｇ／ｃｍ²の吹込み圧力で製造される。また、いかなる器具またはアクセサリもモールディング前に導入されず、或いは得られる物品に見出されることはない。
【０００５】
米国特許第５ １２９ ５４４号には、多層材料で作られた２つの中空シェルを有するプラスチック燃料タンクが開示されており、このタンクでは、シェルが、これらの平らな周囲リムを一体に固定することにより全周に亘って不透過態様で一体結合されている（図２ａ）。このタンクでは、シェルはスタンピングで形成されるか（第４欄、第６０〜６４行）、真空成形により形成される（第４欄、第６４〜６６行）。
【０００６】
ドイツ国特許出願ＤＥ−ＯＳ−１ ８０１ ９６６には、モールディングにより形成されかつミラーウェルディングにより一体結合された熱可塑性プラスチックの２つのシェル（１７′）から作られた中空本体の製造技術が開示されている。各シェル（１７′）のモールディングは、熱可塑性プラスチックシート（１７）の一部を圧縮成形（１８）し、かつ圧縮成形されない領域内のシート（１７）の残余の部分を吹込み成形（１８）することにより行われる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、再現性および寸法精度の卓越した制御を行なって、約１００〜１５０リットルまでの大きい容積をもちかつ成形フェーズ前のアクセサリの組込みに非常に適しているプラスチック燃料タンクの製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この目的のため、本発明の要旨は、モールディングにより形成されかつ互いに一体結合される２つのシェルからプラスチック中空体を製造する方法であって、少なくとも一方のシェルが、プラスチックシートの一部を、金型とパンチとの間で圧縮成形しかつシートの残余の部分を、圧縮成形されない領域内で吹込み成形することにより作られる構成の方法にある。
【０００９】
用語「燃料タンク」とは、種々の作動条件および環境条件下で燃料を貯蔵できるシールされたタンクをいうものと理解されたい。
本発明の方法により製造される燃料タンクは、プラスチック、すなわち合成樹脂の形態をなす少なくとも１つのポリマーからなる材料で作られる。
あらゆる種類のプラスチックが適している。非常に適したプラスチックは熱可塑性プラスチックのカテゴリに属するものである。
【００１０】
用語「熱可塑性プラスチック」とは、熱可塑性エラストマおよびそのブレンドを含むあらゆる熱可塑性ポリマーをいう。用語「ポリマー」は、ホモポリマーおよびコポリマー（特に、二元または三元コポリマー）の両方をいう。このようなコポリマーの例として、ランダムコポリマー、交互コポリマー、ブロックコポリマーおよびグラフトコポリマーがあるが、これらに限定されるものではない。
【００１１】
融点が分解温度より低いあらゆる種類の熱可塑性ポリマーまたはコポリマーが適している。少なくとも１０℃の溶融温度範囲に亘る広い溶融範囲を有する合成熱可塑性プラスチックが特に適している。このような材料の例として、分子量に多分散性を呈するものがある。
【００１２】
より詳しくは、ポリオレフィン、熱可塑性ポリエステル、ポリケトン、ポリアミド、およびこれらのコポリマーを使用できる。限定するものではないが、例えばカーボン、塩その他の無機誘導体、天然繊維またはポリマー繊維等の無機、有機および／または天然充填剤とポリマー材料とのブレンドのようなポリマーまたはコポリマーのブレンドを使用することもできる。また、少なくとも１つの上記ポリマーまたはコポリマーからなる一体結合積層の多層構造を使用することもできる。
しばしば用いられるポリマーとしてポリエチレンがあり、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）により優れた結果が得られる。
【００１３】
本発明によれば、タンクは２つのシェルから製造される。用語「シェル」は、少なくとも１つの凹状部分をもつ表面形状を備えた開放中空本体の形態をなす非閉鎖部分包囲体を意味する。
タンクを得るため、２つのシェルが一体に結合される。あらゆる形式の不透過性継手が適している。しかしながら、両シェルは溶接により一体結合するのが好ましい。
【００１４】
使用される各シェルはプラスチックシートをモールディング（成形）することにより形成される。モールディングを意図したシートは、単一のプラスチック配合物からなるものである。また、異なるプラスチック配合物の幾つかの層を積層することにより得られる構造形態に構成することもできる。このような構造に有効であるとしてしばしば使用される層として、液体およびガス、特に炭化水素に対するバリヤとして機能する少なくとも１つの材料を有する層がある。
【００１５】
本発明によれば、少なくとも１つのシェルのモールディングは、シートの一部の圧縮成形と、圧縮成形されない部分の吹込み成形とからなる。これらの２つの作業は同じ金型内で行われる。
圧縮成形は、シートの各側で、金型部分の少なくとも１つの領域と、他の金型部分に固定されたパンチとを一体化しかつクランプすることにより行われる。
【００１６】
吹込み成形は、シートの一方の側の、圧縮成形されない領域内に加圧流体を導入することにより行われる。流体が液体からなるときは、シートと流体との間に良好な熱伝達が有効に確保される。加圧流体は、パンチが配置されたシートの側に導入されるのが好ましい。加圧流体であると、圧縮空気により良好な結果が得られる。また、反応ガスを含有する加圧パージング流体を使用することもできる。このような反応ガスとしてフッ素がある。また、窒素のような不活性ガスを使用することもできる。また、種々のガスの混合物、より詳しくは少なくとも２つの上記ガスを含有する混合物を使用することもできる。数ある液体の中で、水を使用するのが有効である。特に優れた結果が得られる流体は、圧縮空気中の水の分散（スプレー）である。
【００１７】
本発明の方法では、垂直に置かれるシートの処理にはモールディングが特に適している。一例として、垂直に置かれた押出し機で押出し成形により製造されるシートの場合には、ダイを備えた押出しヘッドは最低位置に配置され、製造されるシートは、その自重により直線的に流動する。
【００１８】
本発明によれば、シートは、閉断面をもつ押出し成形されたパリソンを切断しかつ開くことにより、このシートから製造されるシェルと同じ製造ラインで得られる。一方のシェルは、タンク製造装置以外の製造装置で予め独立的に製造することができる。例えば、シェルは、タンクの製造に使用されるモールディング装置とは異なる製造装置で製造しておくことができる。
【００１９】
しかしながら、使用される少なくとも一方のシェルは、タンクの製造装置と同じ製造装置で成形するのが好ましい。例えばこのシェルは、タンクの製造の直前の作動フェーズで成形できる。また、このシェルは、タンクの製造と少なくとも一部が同時である作動フェーズで製造することもできる。また、タンクと同じ製造装置で両シェルを成形することもできる。
【００２０】
本発明の方法によれば、シートは、押出しヘッドに取り付けられたダイを残して、閉断面をもつパリソンを切断しかつ開くことにより有効に得ることができる。切断作業は、パリソンの壁をその全厚に亘って、所定形状および長さのカーブに沿って穿刺しかつ切断することからなる。切断カーブは直線であるのが好ましい。また、切断は、パリソンの全長に亘って連続的に行なうことが好ましい。切断は、パリソンの全長に亘って直線として行なうのが最も好ましい。
【００２１】
切断されたパリソンは任意の適当な手段により開くことができる。より詳しくは、切断されたパリソンは案内装置により開かれる。このような装置の例としてホイールおよびローラがあるが、これらに限定されるものではない。
【００２２】
本発明の工程を実施する特に好ましい１つの方法によれば、圧縮成形を受けるシートの部分はシェルを一体結合する領域を有している。
【００２３】
用語「結合領域」とは、シールされたタンクを製造するため、結合中に他のシェルの部分と協働することを意図したシェルの部分を意味することを理解されたい。
２つのシェルが溶接により一体結合されるときは、結合領域は溶接縁部を有する。
【００２４】
本発明による方法を実施する１つの特別な方法は、重ね型二重金型（サンドイッチ金型またはスタック金型とも呼ばれる）を用いて２つのシェルを同時に圧縮成形および吹込み成形することからなる。
【００２５】
本発明の工程を実施する特に優れた他の方法によれば、結合前に、燃料タンクの少なくとも１つのアクセサリがシェル内に挿入されかつ該シェルに固定される。
【００２６】
用語「アクセサリ」とは、一般に、燃料タンクの通常の使用または作動方法において燃料タンクと関連しかつ燃料タンクと協働してある有効な機能を与えるあらゆる物品または器具を意味すると理解されたい。このようなアクセサリの例として液体ポンプ、供給チューブ、燃料タンク内部のリザーバまたはバッフル、通気器具があるがこれらに限定されるものではない。
【００２７】
燃料タンクの使用との相容性があるシェルへのアクセサリのあらゆる固定方法が適している。良い結果が得られる１つの固定方法は溶接である。
或いは、アクセサリは、少なくとも１つの特定器具を介在させて、シェルが成形されるときにシェルと同時に成形することができる。
【００２８】
アクセサリとシェルとのこの同時成形を行なうのに有効な１つの技術は、シェルを製造するシートが、該シートの極めて局部的な領域で流動を受けるようにする技術である。
【００２９】
本発明の方法による工程でアクセサリを固定する他の方法は、シェルの壁の一方の側に材料を付加することにより燃料タンクの少なくとも１つのアクセサリを直接成形および固定することを可能にする、シェルのオーバーモールディングを行なう付加装置を使用することである。好ましい材料はプラスチックまたはプラスチックをベースとする複合材である。シートの材料と同じプラスチックが良い結果を与える。
【００３０】
この態様でのオーバーモールディングは、シェルの内面（凹面）で行われる。また、オーバーモールディングをシェルの外面（凸面）で行なうこともできる。このように製造されたアクセサリはシェルが成形された後にタンク内面に組み込まれるため、この技術はシェルの内面にアクセサリを成形しかつ固定するのに使用するのが好ましい。
【００３１】
この特別な技術によれば、材料の付加は、プラスチック配合物を射出成形することにより行われる。
また、上記のようなシートの流動による少なくとも１つのアクセサリの固定と、内面上にオーバーモールディングすることによる少なくとも１つの付加アクセサリの固定とを組み合せることもできる。
【００３２】
シェルの内面にアクセサリを固定する他の方法は、金型のパンチ側またはダイ側に、少なくとも１つの燃料タンクアクセサリを溶接によりシートに固定できる少なくとも１つの器具を配置する方法である。他の固定技術は、シートの一部でアクセサリの少なくとも一部を覆うことである。好ましくは少なくとも２つの器具が使用される。
【００３３】
ダイ側とは、金型において、シェルおよびタンクの外面に対応する側である。アクセサリをシェルおよびタンクの内面に固定するには、パンチ側に配置される２つの器具を使用するのが好ましい。
このアクセサリ固定方法は、上記１つ以上の他の方法と組み合せることもできる。
【００３４】
本発明の工程を実施する１つの特に有効な方法では、予め組み立てられた構造（予組立て構造）が成形中にインサートされ、２つのシェルの各々を同時に押圧しおよび／またはタンクの少なくとも１つのアクセサリを固定することにより、タンクが強化されるようにする。
【００３５】
予組立て構造は、タンクとの相容性を有する材料配合物または材料で作られる。予組立て構造は、タンクの内壁の材料と同じ性質を有するプラスチックからなる。また予組立て構造は、任意の適当な固定手段を介して幾つかの同一または異なるアクセサリと組み合せることができる。これらの固定手段の例として、スナップ固定、ねじによるクランピング、溶接等がある。また、予組立て構造は、後で固定される任意の他のアクセサリを結合できる手段を支持することが有効である。これらの手段も、スナップ固定具、ねじ止めを可能にするタップ付き孔またはねじ付き突出部、溶接に適した表面領域等がある。
【００３６】
予組立て構造のインサート方法は、上記１つ以上のアクセサリ固定方法と組み合せることができる。
予組立て構造自体が少なくとも１つの燃料タンクアクセサリを支持するように構成することは特に有効である。
【００３７】
２つのシェル一体結合する作業の後で、タンクには任意の種類の表面処理を施すことができる。１つの処理例として、タンクのフッ素化処理がある。かくして、タンクの内面または外面を処理すること、または両面を同時処理することもできる。
【００３８】
モールディング作業の後、シェルには、圧縮成形された領域で、材料例えば溶接ビードのバリ取り処理を施すのが有効である。この作業は、一般に、タンクの外形寸法に一致する輪郭を有する異形ナイフを用いて行われる。
【００３９】
本発明によれば、シェルの寸法精度を向上させるには、シェルの周囲にシェ−ピングテンプレートを配置し、かつシェルの冷却に要する時間だけシェ−ピングテンプレートをこれらのシェルの領域の少なくとも１つの部分に接触させておくのが有効である。この技術は、テンプレートがシェルの結合領域と接触している場合に特に有効である。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施する１つの特定方法を説明するが、これはいかなる意味においても本発明の範囲を制限するものではない。添付図面は、自動車のガソリンタンクの製造に使用される連続押出し方法を用いた押出し／吹込み成形装置を示す。多層押出し物（１）は、５つの層すなわちＨＤＰＥ／接着剤／バリヤ／接着剤／ＨＤＰＥからなる。接着剤は、マレイン酸−グラフト重合ポリエチレン（maleic anhydride-grafted polyethylene）である。押出しヘッド（２）に取り付けられた円形ダイを出た管状押出し物（１）は、円形ダイの出口に配置されたスチールブレード（３）を用いて、母線に沿って切断される。
【００４１】
押出し物（１）が切断されたならば、押出し物は折り返されて、傾斜面（４）のシステムにより案内されるシート（１）を形成する。次に、金型（５）が、押出しヘッド（２）の下で開位置に配置される。次に、金型（５）がシート（１）の回りで閉じられ、これにより、シート（１）は、パンチ（５ａ）とダイ（５ｂ）との間に位置する領域内で、両シェル（１０）の間の継手と整合して圧縮成形される。次にシート（１）は、排気ライン（７）を介して真空引きされるダイ側の空気と、吹込みライン（６）を介してパンチ側に導入される加圧空気とによりダイ（５ｂ）の表面に対して押圧される。
シート（１）が未だ溶融状態にある間に、アクチュエータ（９）に取り付けられた供給チューブ（８）もシート（１）の内面に対して押圧され、この内壁に直接溶接される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 自動車のガソリンタンクの製造に使用される連続押出し方法を用いた押出し／吹込み成形装置を示す図面である。
【符号の説明】
１ 多層押出し物（シート）
２ 押出しヘッド
５ａ 金型（パンチ）
５ｂ 金型（ダイ）
８ 供給チューブ
９ アクチュエータ
１０ シェル

Claims (9)

1. モールディングにより形成されかつ互いに一体結合される２つのシェルからプラスチック中空体を製造する方法であって、
   少なくとも一方のシェルが、プラスチックシート（１）の一部を、金型（５ｂ）とパンチ（５ａ）との間でシート（１）をクランプして金型（５ｂ）とパンチ（５ａ）との間で成形し、かつシートの残余の部分を、クランプによって成形されない領域内で吹込み成形することにより作られる構成の方法において、
   該方法が燃料タンクの製造に適用されること、およびシート（１）が、該シート（１）から作られるシェルと同じ製造ラインにおいて、押出し成形された閉断面（２）をもつパリソンを切断し（３）かつ開くことにより得られ、
   前記クランプによって成形を受けるシート（１）の部分が、両シェルを一体結合する領域（１０）を有しており、
   前記一体結合の前に、燃料タンクの少なくとも１つのアクセサリ（８）が、シェル内にインサートされかつ該シェルに固定されることを特徴とするプラスチック中空体の製造方法。
2. 前記２つのシェルを同時に成形することを特徴とする請求項１記載の製造方法。
3. 前記シェルのモールディング作業中に、シートを流動させることにより、少なくとも１つの燃料タンクアクセサリ（８）をシェル上に同時に成形することを特徴とする請求項１記載の製造方法。
4. 前記シェルをオーバーモールディングする少なくとも１つの付加装置が、シェルの壁の一方の面上に材料を付加することにより、燃料タンクの少なくとも１つのアクセサリ（８）をモールディングしかつ直接固定することができることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の製造方法。
5. 前記材料の付加が、プラスチック配合物を射出成形することにより行われることを特徴とする請求項４記載の製造方法。
6. 前記金型のパンチ側（５ａ）またはダイ側（５ｂ）に配置される少なくとも１つの装置が、モールディング中に、少なくとも１つの燃料タンクアクセサリをシートに堆積しかつ溶接することにより、またはシートの一部でアクセサリを部分的に覆うことによりアクセサリを固定できることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の製造方法。
7. 前記モールディング中に、予組立て構造がインサートされており、２つのシェルの各々を同時に押圧することにより前記予組立て構造がタンクを強化できることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の製造方法。
8. 前記モールディング中に、予組立て構造がインサートされ、タンクの少なくとも１つのアクセサリ（８）を固定することによりタンクを強化できることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の製造方法。
9. 前記シェルの成形後に、溶接ビードをバリ取りし、次にシェ−ピングテンプレートを使用して、シェルを冷却しかつシェルの寸法精度を向上させるのに要する時間だけ、シェ−ピングテンプレートをシェルの領域の少なくとも一部に接触させておくことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載の製造方法。

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