CN105517773A - 用于制造空心体的方法和所制成的空心体 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种借助于适于制造汽油储箱或充装管路的挤出-吹气成型机来制造柴油储箱或充装管路的方法。挤出-吹气成型机配备有共挤出头，该共挤出头包括至少一个配置为在第一时间段期间提供阻挡液体和/或气体的第一材料的挤出器，使得在第一时间段期间该共挤出头(1)生成第一多层型坯，能够由该第一多层型坯制成汽油储箱或充装管路。该挤出器还配置为在第二时间段期间提供与第一材料不同的第二材料，使得在第二时间段期间共挤出头生成第二多层型坯，能够由所述第二多层型坯制成柴油储箱或充装管路。

Description

用于制造空心体的方法和所制成的空心体
技术领域
本发明涉及用于制造空心体、特别是用于机动车的燃料储箱和充装管路的方法。更准确地说，本发明涉及热塑性材料柴油储箱或充装管路的制造。
背景技术
为了说明清楚，下文中仅描述现有技术在生产用于机动车的柴油储箱和汽油储箱的具体情况下的问题。要指出的是，在生产用于机动车的柴油充装管路和汽油充装管路的情况下也遇到了相似的问题。
热塑性材料燃料储箱被广泛地用于机动车中。柴油车辆配备有柴油储箱，汽油车辆配备有汽油储箱。混合动力车辆可以配备有柴油储箱或汽油储箱。
通常，柴油储箱的壁由单个热塑性材料层组成。已知借助于配备有挤出头的挤出-吹气成型机来制造柴油储箱。挤出头被配置为挤出(即：提供)单层热塑性材料型坯。该挤出的型坯然后在模具中吹气成型，以形成柴油储箱的壁。
通常，汽油储箱的壁由多层结构构成，该多层结构包括至少一个热塑性材料层和至少一个附加层，该附加层有利地可以由阻挡液体(特别是碳氢化合物)和/或气体的材料构成。优选地，阻挡层的性质和厚度被选择为使与汽油储箱的壁接触的液体和/或气体的渗透性最小化。优选地，该层基于阻挡性材料、即不渗透燃料的树脂，例如EVOH(部分水解的乙烯/醋酸乙烯酯共聚物)。替代地，汽油储箱可以经受表面处理(氟化或磺化)，以使其对燃料成为不可渗透的。已知借助于配备有共挤出头的挤出-吹气成型机来制造汽油储箱。共挤出头包括多个挤出器(或通道)，这些挤出器(或通道)中的每个都配置为仅挤出一种类型的材料。共挤出头以同步的方式共挤出不同材料层，以生成多层型坯。该多层型坯然后在模具中吹气成型，以形成汽油储箱的壁。
在现有技术的制造柴油储箱和汽油储箱的方式中，需要使用两个不同的挤出-吹气成型机；一个配备有挤出头(用于制造单层塑料柴油储箱)，另一个配备有共挤出头(用于制造多层塑料汽油储箱)。
越来越多的生产场地需要同时制造柴油和汽油储箱。例如，原本已经安排为制造汽油储箱的生产场地现在也需要制造柴油储箱。
使用两个不同机器的主要缺点在于该方式成本高并且占用体积大。不但机器本身的成本高，而且与制造和维护操作相关的成本也高。在一些情况下，由于缺少空间，不可能在同一生产场地安装两台不同机器。
鉴于上述缺点，需要这样一种方法，该方法无需使用不同的挤出-吹气成型机就能够使一个生产场地简单有效地制造不同类型的燃料储箱(或充装管路)、特别是柴油和汽油储箱(或充装管路)。
发明内容
因此，本发明的一个方面在于提供一种用于借助于适于制造汽油储箱或充装管路的挤出-吹气成型机来制造柴油储箱或充装管路的方法，其中所述的挤出-吹气成型机配备有共挤出头，该共挤出头包括至少一个挤出器，该挤出器配置为在第一时间段期间提供阻挡液体和/或气体的第一材料，使得在所述第一时间段期间，共挤出头生成第一多层型坯，能够由该第一多层型坯制成汽油储箱或充装管路。
根据本发明的一个方面，挤出器还配置为在第二时间段期间提供与第一材料不同的第二材料，使得在所述第二时间段期间，共挤出头生成第二多层型坯，能够由该第二多层型坯制成柴油储箱或充装管路。
由此，提出了借助于通常用于制造汽油储箱或充装管路的挤出-吹气成型机来制造柴油储箱或充装管路。换句话说，本发明的方式在于利用同一挤出-吹气成型机来交替地(即在不同的时间段)制造柴油储箱(或充装管路)和汽油储箱(或充装管路)。
优选地，符合本发明的柴油储箱(或充装管路)和汽油储箱(或充装管路)由塑料制成。
术语“塑料”指的是任何包括至少一种合成聚合物树脂的材料。
用于符合本发明的方法的挤出-吹气成型机包括共挤出头。该共挤出头适于生成多层型坯。
术语“型坯”指的是(通常是挤出成型的)熔融的热塑性材料预成型件(该预成型件通常是挤出成型的，并且具有圆柱形形状和/或呈圆柱形型坯的两半和/或片材的形式)，该预成型件用于在模制后(即在使用模具将处于熔融状态的型坯成形为所要求的形状和尺寸以获得储箱的操作之后)形成储箱的壁。
在一个具体实施例中，型坯可以由两个单独的部件构成，这两个单独的部件例如可以是两个片材。有利地，这些部件可以如文件EP1110697中所述的那样由同一个挤出成型的管状型坯来获得。根据该具体实施例，一旦单个型坯被挤出，该型坯就在其整个长度上沿着两条在直径上相对的线被切割，以获得两个单独的部分(片材)。
根据本发明，共挤出头配置为交替地(即在不同的时间段)生成第一多层型坯和第二多层型坯，其中所述第一多层型坯适于被吹气成型以构成汽油储箱(或充装管路)的壁，而所述第二多层型坯则适于被吹气成型以构成柴油储箱(或充装管路)的壁。
由此，不同于(如上文参照现有技术所述的)已知的柴油储箱，符合本发明的柴油储箱的壁由热塑性多层结构构成。
有利地，符合本发明的柴油储箱(或充装管路)的多层结构由与阻挡液体和/或气体的材料不同的材料(即不是阻挡材料)构成。换句话说，符合本发明的柴油储箱(或充装管路)的多层结构不包括任何阻挡层。符合本发明的柴油储箱的材料成本被有效地降低。
不同于汽油储箱/充装管路，柴油储箱/充装管路不需要任何阻挡层。本发明的思路在于改变通常负责挤出阻挡层的挤出器的工作模式。更确切地说，在本发明中，有利地提出以这样的方式控制该挤出器，使得：
-在第一时间段期间，挤出阻挡层(该阻挡层在下文中也被称为第一材料)；并且
-在第二时间段期间，挤出非阻挡层的材料(该材料在下文中也被称为第二材料)，反之亦然。
由此，符合本发明的挤出器能够以两个不同的工作模式来工作。
在一个优选实施例中，阻挡液体和/或气体的第一材料为EVOH共聚物。
术语“热塑性材料”指的是任何热塑性聚合物，包括热塑性弹性体及其混合物。术语“聚合物”指的是均聚物和共聚物(尤其是二元或三元聚合物)。这种共聚物的非限制性示例为无规共聚物、线性嵌段共聚物、非线性嵌段共聚物、接枝共聚物。
任何熔点低于分解温度的热塑性聚合物或共聚物都是合适的。熔点范围覆盖至少10摄氏度的合成热塑性材料尤其适合。这种材料的示例包括表现出分子质量多分散性的材料。
特别地，聚烯烃、热塑性聚酯、聚酮、聚酰胺及它们的共聚物都可以使用。还可以使用聚合物或共聚物的混合物，也可使用聚合物材料与无机、有机和/或天然填充料的混合物，这些填充料例如为(非限制性地)碳、粘土、盐、其他无机衍生物、天然纤维或聚合物纤维。还可以使用由堆叠并粘接在一起的层构成的、包含至少一种上述聚合物或共聚物的多层结构。
在一个具体实施例中，(由挤出器在第二时间段期间挤出的)第二材料是高密度聚乙烯(HDPE)。
在另一个具体实施例中，(由挤出器在第二时间段期间挤出的)第二材料是高密度聚乙烯(HDPE)和粘合剂的混合物。
例如，第二材料可以由重量比约为50％至80％的HDPE和重量比约为20％至50％的粘合剂的混合物构成。在一个具体实施例中，第二材料由重量比约为70％的HDPE和重量比约为30％的粘合剂的混合物构成。
最经常使用的粘合剂通常是呈官能团化的聚烯烃形式的聚合物粘合剂。术语“官能团化的聚烯烃”指的是任何除了来自烯烃的单元外还包括官能团单体单元的聚烯烃。这些官能团单体单元可以被包含在聚烯烃的主链中或者包含在其支链中。还可以例如通过使一个或多个官能团化单体与烯烃单体共聚化而将官能团单体单元直接包含在这些主链和支链的主干中，或者可以在制造聚烯烃之后将一个或多个官能团单体接枝至上述链上而产生官能团单体单元。还可以将多个官能团化的聚烯烃用作混合物。
官能团化的聚烯烃的官能团单体单元可以选自羧酸、二羧酸和对应于这些二酸的酐。这些单体单元通常来自于至少一个具有相同官能团的不饱和单体的共聚合或接枝。可用的单体的非限制性示例为丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、富马酸、衣康酸、马来酸酐、富马酸酐和衣康酸酐。优选地，官能团单体单元来自于马来酸酐的共聚合或接枝。
有利地，分别在挤出器提供(阻挡液体和/或气体的)第一材料和(非液体和/或气体阻挡层的)第二材料的时间段开始之前，清洁所述挤出器，以分别从中移除第二材料和第一材料。
由此，提出在每次需要变换材料时清洁挤出器。换句话说，在每次在阻挡材料(即第一材料)和不含阻挡材料的基于热塑性材料的材料(即第二材料)之间转换之前进行清洁的步骤。该清洁旨在分别使剩余阻挡材料、基于热塑性材料的材料排出挤出器，以允许挤出器分别提供纯的(即没有阻挡材料的)基于热塑性材料的材料、纯的(没有基于热塑性材料的材料的)阻挡材料。
在一个具体实施例中，在清洁步骤期间继续吹气成型操作，使得继续进行油储箱(或充装管路)的制造。在该具体实施例中，不停止生产线。
在另一实施例中，在清洁步骤期间不进行吹气成型操作。一旦被清洁的材料(即从挤出器排出的材料)由挤出器挤出，该被清洁的材料就被收集并且从生产线上移除。该被清洁的材料可以例如被储存、销毁或(尤其是当被清洁的材料是HDPE时)回收。
在汽油储箱的具体情况下，重要的是阻挡层不与会损害其不渗透性特性的其他材料混合。有利地，符合本发明的清洁步骤能够避免断裂、损伤或损害必要的燃料阻挡特性及燃料储箱的结构完好性。
可以用任何合适的树脂或材料来清洁(通常负责挤出阻挡层)的挤出器。
在一个具体实施例中，可以用HDPE或LDPE(低密度聚乙烯)来清洁挤出器。
在一个优选实施例中，可以用HDPE和粘合剂的混合物来清洁挤出器。有利地，可以将HDPE和粘合剂的混合物的构成设置为使得其粘度接近阻挡层(例如EVOH)的粘度。这使得挤出器的清洁更迅速。
有利地，共挤出头包括至少一个通常负责挤出粘合剂的另一挤出器。
通常，对于汽油储箱(或充装管路)，阻挡层(例如EVOH)在其每侧都被粘合剂层围绕。
在第一有利实施例中，在所述第二时间段期间并且当(在第二时间段期间由通常负责挤出阻挡层的挤出器挤出的)第二材料是HDPE时，所述另一挤出器配置为提供HDPE。
由此，提出用HDPE层替代粘合剂层。通过这种方式，用于制造符合本发明的柴油储箱/充装管路的多层型坯可以仅由热塑性材料层(即没有阻挡层和粘合剂层)制成。因此，能够制造纯塑料的柴油储箱/充装管路。用HDPE层替代粘合剂层能够降低柴油储箱/充装管路的材料成本。
在第二有利实施例中，在所述第二时间段期间并且当(在第二时间段期间由通常负责挤出阻挡层的挤出器挤出的)第二材料是HDPE和粘合剂的混合物时，所述另一挤出器配置为提供量小于在所述第一时间段期间所提供的粘合剂的量的粘合剂。
例如，与在第一时间段(即用于制造汽油储箱/充装管路的时间段)期间挤出的粘合剂的量相比，在第二时间段(即用于制造柴油储箱/充装管路的时间段)期间挤出的粘合剂的量可以减少至80％。这样就能降低柴油储箱/充装管路的材料成本。
在一个具体实施例中，共挤出头包括至少一个负责挤出HDPE的附加挤出器和至少一个负责挤出回收塑料(该材料也被称为二次粉碎料)的附加挤出器。
在另一个实施例中，共挤出头可以包括其他附加挤出器，例如至少一个负责挤出纤维毡的挤出器。
术语“回收塑料”指的是通过粉碎从符合本发明的燃料储箱的制造的各个步骤获得的废料、或者通过在使用寿命终结时粉碎报废的燃料储箱而获得的塑料。
根据本发明的另一方面，提供了一种柴油储箱或充装管路，其包括：包括HDPE的内层、至少一个包括HDPE的层、至少一个包括回收塑料的层和包括HDPE的外层。
根据本发明的另一方面，提供了一种柴油储箱或充装管路，其包括：包括HDPE的内层、至少一个包括HDPE和粘合剂的层、至少一个包括回收塑料的层和包括HDPE的外层。
附图说明
通过所附图1至图4以非限制性的方式示出了本发明。
图1和图2示意性地示出了可以应用本发明的挤出-吹气成型机的共挤出头的一个具体实施例；
图3示出了符合本发明的第一具体实施例的汽油和柴油储箱的制造顺序；和
图4示出了符合本发明的第二具体实施例的汽油和柴油储箱的制造顺序。
具体实施方式
为了说明清楚，下文中仅在生产机动车用柴油储箱和汽油储箱的具体情况下说明本发明。要指出的是，本发明能够以相同的方式应用于生产机动车用柴油充装管路和汽油充装管路的情况。
在图1至图4中，用相同的附图标记标识相同的元件(或功能相似的元件)。
图1是符合本发明的一个具体实施例的共挤出头1的横截面视图。共挤出头1是挤出-吹气成型机(未示出)的一部分。共挤出头1负责生成多层型坯2。
在该具体实施例中，共挤出头1包括六个挤出器11、12、13、14、15和16。在另一实施例中，共挤出头可以包括多于或少于六个的挤出器。每个挤出器都负责挤出一个材料层。
图2是共挤出头1的3D俯视图。在图2中示出的示例中，共挤出头1包括六条进料线21、22、23、24、25和26。每条进料线都连接到共挤出头1的一个挤出器。每条进料线都负责向与其连接的挤出器输配/推送材料。在该示例中，进料线21与挤出器11连接，进料线22与挤出器12连接，进料线23与挤出器13连接，进料线24与挤出器14连接，进料线25与挤出器15连接，而进料线26则与挤出器16连接。
根据本发明的一个具体实施例，进料线23的一侧可以与挤出器13连接，而进料线23的另一侧则可以与料斗(未示出)的出口端口连接。根据一个有利实施例，该料斗可以包括两个入口端口。例如，EVOH可以经由第一入口端口进入料斗，而HDPE和粘合剂的混合物则可以经由第二入口端口进入料斗。入口端口的打开和闭合可以有利地被控制为使得EVOH和HDPE与粘合剂的混合物每次一个地进入料斗。
图3示出了符合本发明的第一具体实施例的汽油和柴油储箱的制造顺序S1。
在时间段T1期间，挤出-吹气成型机例如配置为制造一个或数个汽油储箱。在该示例中，在时间段T1期间，共挤出头1配置为生成包括六个材料层的多层型坯。更确切地说，在时间段T1期间，共挤出头1配置为使得：
-挤出器11挤出(例如)HDPE；
-挤出器12挤出(例如)粘合剂；
-挤出器13挤出(例如)EVOH；
-挤出器14挤出(例如)粘合剂；
-挤出器15挤出(例如)回收塑料；以及
-挤出器16挤出(例如)(带有或没有添加剂的)HDPE。
在该时间段T1期间，在模具(未示出)中对由共挤出头1生成的多层型坯进行吹气成型，以形成汽油储箱的壁。在该示例中，汽油储箱的壁由按以下顺序布置的六个材料层组成：包括HDPE的内层、包括粘合剂的层、包括EVOH的层、包括粘合剂的层、包括回收塑料的层，和包括HDPE的外层。
在时间段T3(挤出-吹气成型机配置为在该时间段期间制造一个或数个柴油储箱)开始之前，在时间段T2期间清洁共挤出头1。在该示例中，用HDPE和粘合剂的混合物来清洁挤出器13。换句话说，HDPE和粘合剂的混合物被引入到挤出器13中，以推出残留在挤出器13中的EVOH。时间段T2的时间长度使得能够将EVOH完全排出挤出器13。
一旦完成清洁步骤就可以开始制造柴油储箱。如上所述地，在时间段T3期间，挤出-吹气成型机例如配置为制造一个或数个柴油储箱。在该示例中，在时间段T3期间，共挤出头1配置为生成包括六个材料层的多层型坯。更确切地说，在时间段T3期间，共挤出头1配置为使得：
-挤出器11挤出(例如)HDPE；
-挤出器12挤出(例如)粘合剂；
-挤出器13挤出(例如)HDPE和粘合剂的混合物。有利地，该混合物就是在清洁步骤(即时间段T2)期间中使用的混合物；
-挤出器14挤出(例如)粘合剂；
-挤出器15挤出(例如)回收塑料；和
-挤出器16挤出(例如)(带有或没有添加剂的)HDPE。
有利地，在该时间段T3期间由挤出器12和/或挤出器14挤出的粘合剂的量可以比在时间段T1期间由该挤出器12和/或该挤出器14挤出的粘合剂的量少。
在该时间段T3期间，在模具(未示出)中对由共挤出头1生成的多层型坯进行吹气成型，以形成柴油储箱的壁。在该示例中，柴油储箱的壁由按以下顺序布置的六个材料层组成：包括HDPE的内层、包括量减少了的粘合剂的层、包括HDPE和粘合剂的混合物的层、包括量减少了的粘合剂的层、包括回收塑料的层，和包括HDPE的外层。
在从制造柴油储箱转换到制造汽油储箱之前，在时间段T4期间再次清洁共挤出头1。在该示例中，用EVOH来清洁挤出器13。换句话说，将EVOH引入到挤出器13中，以推出残留在挤出器13中的HDPE和粘合剂的混合物。时间段T4的时间长度使得能够将HDPE和粘合剂的混合物完全排出挤出器13。
然后，在时间段T5期间，挤出-吹气成型机例如再次配置为制造一个或数个汽油储箱。在该时间段T5期间，共挤出头1以与上文参照时间段T1描述的相同的方式来工作。
时间段T1、T、T3、T4和T5的时间长度可以是不同的。例如，时间段T1的时间长度可以是使得允许制造1000个汽油储箱，时间段T3的时间长度可以是使得允许制造500个柴油储箱，而时间段T5的时间长度则可以是允许制造3000个汽油储箱。例如，时间段T2的时间长度可以是大约2小时，而时间段T4的时间长度则可以是多于2小时。
图4示出了符合本发明第二具体实施例的汽油和柴油储箱的制造顺序S2。
在时间段T6期间，挤出-吹气成型机例如配置为制造一个或数个汽油储箱。在该示例中，在时间段T6期间，共挤出头1配置为生成包括六个材料层的多层型坯。更确切地说，在时间段T6期间，共挤出头1配置为使得：
-挤出器11挤出(例如)HDPE；
-挤出器12挤出(例如)粘合剂；
-挤出器13挤出(例如)EVOH；
-挤出器14挤出(例如)粘合剂；
-挤出器15挤出(例如)回收塑料；和
-挤出器16挤出(例如)(带有或没有添加剂的)HDPE。
在该时间段T6期间，在模具(未示出)中对共挤出头1生成的多层型坯进行吹气成型，以形成汽油储箱的壁。
如在图4的示例中所示，在时间段T7期间清洁共挤出头1。在该示例中，用HDPE来清洁挤出器12、13和14。
在时间段T8期间，共挤出头1配置为使得：
-挤出器11挤出(例如)HDPE；
-挤出器12挤出(例如)HDPE；
-挤出器13挤出(例如)HDPE；
-挤出器14挤出(例如)HDPE；
-挤出器15挤出(例如)回收塑料；和
-挤出器16挤出(例如)(带有或没有添加剂的)HDPE。
有利地，在该时间段T8期间，可以制造纯的(即没有添加剂并且没有EVOH的)热塑性材料柴油储箱。

Claims (8)

1.一种借助于适于制造汽油储箱或充装管路的挤出-吹气成型机来制造柴油储箱或充装管路的方法，所述挤出-吹气成型机配备有共挤出头，该共挤出头包括至少一个配置为在第一时间段期间提供阻挡液体和/或气体的第一材料的挤出器，使得在所述第一时间段期间，所述共挤出头生成第一多层型坯，所述汽油储箱或充装管路能够由所述第一多层型坯制成，
其中，所述挤出器还配置为在第二时间段期间提供与所述第一材料不同的第二材料，使得在所述第二时间段期间，所述共挤出头生成第二多层型坯，所述柴油储箱或充装管路能够由所述第二多层型坯制成，
其中，所述第一材料是不渗透燃料的树脂，并且
其中，所述第二材料是高密度聚乙烯，或高密度聚乙烯与粘合剂的混合物。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一材料是EVOH共聚物。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中，分别在所述挤出器提供所述第一材料、所述第二材料的时间段开始之前，清洁所述挤出器，以分别从中去除所述第二材料、所述第一材料。
4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述共挤出头包括至少一个配置为提供粘合剂的另外的挤出器。
5.如权利要求4所述的方法，其中，在所述第二时间段期间并且当所述第二材料是高密度聚乙烯(HDPE)时，所述另外的挤出器配置为提供高密度聚乙烯(HDPE)。
6.如权利要求4所述的方法，其中，在所述第二时间段期间并且当所述第二材料是高密度聚乙烯(HDPE)与粘合剂的混合物时，所述另外的挤出器配置为提供量小于所述第一时间段期间所提供的粘合剂的量的粘合剂。
7.一种柴油储箱或充装管路，其中，该柴油储箱或充装管路包括：包括HDPE的内层、至少一个包括HDPE的层、至少一个包括回收塑料的层，和包括HDPE的外层。
8.一种柴油储箱或充装管路，其中，该柴油储箱或充装管路包括：包括HDPE的内层、至少一个包括HDPE与粘合剂的混合物的层、至少一个包括回收塑料的层，和包括HDPE的外层。
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