DE102006044476B4 - Struktur eines Behälters mit einer Barrierematerialschicht - Google Patents

Struktur eines Behälters mit einer Barrierematerialschicht Download PDF

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Abstract

Durch Blasformen gebildeter Behälter (1) mit einer im Schnitt mehrschichtigen Struktur, welche zumindest eine Barrierematerialschicht (1C) sowie oberhalb und unterhalb der Barrierematerialschicht (1C) angeordnete thermoplastische Harzschichten (1A, 1F) aufweist,
wobei der Behälter (1) in einem Einschnürungsabschnitt einen Flansch (2) aufweist, der neben einem dicken Abschnitt einen zusammengedrückten dünnen Abschnitt (5) aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Flansch (2) ein Bolzenbefestigungsloch (3) aufweist, in das ein Bolzen (B) zum Befestigen des Behälters (1) an einem Befestigungsgegenstand (4) einsetzbar ist,
dass der Flansch (2), lokal im Bereich seiner zum Bolzenbefestigungsloch (3) freiliegenden Oberfläche, zu dem dünnen Abschnitt (5) zusammengedrückt ist, und
dass die thermoplastischen Harzschichten (1A, 1F) an ihren zum Bolzenbefestigungsloch (3) freiliegenden Oberflächen im dünnen Abschnitt (5) dünner sind als im nicht zusammengedrückten dicken Abschnitt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Struktur eines Behälters mit einer Barrierematerialschicht, wie beispielsweise eines an einem Fahrzeug montierten Kraftstofftanks.
  • Bei an einem Fahrzeug montierten Kraftstofftank sind diejenigen, die mittels Formblasen aus Harz gefertigt sind, hinsichtlich Rostbeständigkeit und Gewichtseinsparung seit kurzem vorherrschend. Um ein Durchtreten (ein Durchtreten von in Kraftstoffen hauptsächlich enthaltenem KW (Kohlenwasserstoff) von im Inneren gespeichertem Kraftstoff, wie beispielsweise Benzin, zu unterdrücken, weisen Kraftstofftanks aus Harz in den meisten Fällen eine Barrierematerialschicht auf, von welcher ein Wandabschnitt aus einem EVOH (Ethylenvinylalkoholcopolymer) gebildet ist, und sind im Allgemeinen oft von einem Wandabschnitt mit im Schnitt mehrschichtiger Struktur gebildet, der die Barrierematerialschicht und aus PE (Polyethylen) gebildete, thermoplastische Harzschichten aufweist, die innerhalb und außerhalb der Barrierematerialschicht gebildet sind und die Barrierematerialschicht zwischen sich aufnehmen. In der JP 2005-082013 A ist beispielsweise ein Kraftstofftank mit einer im Schnitt mehrschichtigen Struktur beschrieben, der eine KW-Barrierematerialschicht aufweist, sowie als thermoplastische Harzschicht eine Warmblech-Schweißschicht, um die KW-Barrierematerialschicht zwischen sich aufzunehmen.
  • Als herkömmliche Technologie zum Befestigen eines Kraftstofftanks aus Harz wird ein Verfahren angeführt, bei welchem ein Band über die Unterseite des Tanks gezogen wird und eine Last auf die gesamte Fahrzeugkarosserie ausgeübt wird, um den Tank an einer unteren Bodenfläche unter dem Fahrzeugfahrgastraum zu befestigen. Da das Band gesondert benötigt wird, ist das Verfahren jedoch mit dem Problem verbunden, dass sich die Anzahl der Bestandteile und das Gewicht erhöhen; außerdem muss um den Tank herum ein Bauraum für das Bandglied sichergestellt sein.
  • Falls eine Struktur eingesetzt wird, bei welcher an einer äußeren Seitenfläche eines Kraftstofftanks ein Flansch in einem Einschnürungsabschnitt einer Blasformungs-Form integral gebildet und ein Bolzenbefestigungsloch in den Flansch eingebracht wird, beispielsweise gebohrt wird, ist im Gegensatz dazu kein Befestigungsglied, wie beispielsweise ein Bandglied, erforderlich, kann der Tank nur mit einem Bolzen durch den Flansch an der Fahrzeugkarosserie befestigt werden und kann das Problem erwartungsgemäß beseitigt werden. Bei der Struktur ergibt es sich jedoch, dass eine innere Umfangsfläche des Bolzenbefestigungslochs, welches den Flansch durchdringt, nach außen freiliegt, dass heißt, dass dies ein Freiliegen eines Teils einer zwischen den Barrierematerialschichten gebildeten, thermoplastischen Harzschicht zur Folge hat und dass hier das Problem besteht, dass durchtretender Kraftstoff aus der freiliegenden thermoplastischen Harzschicht nach außen leckt.
  • Die EP 1 072 399 A2 zeigt in 3 einen blasgeformten Behälter nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Diskutiert wird ein günstiges Verhältnis zwischen dem Anstand X getrennter Sperrschichten am Quetschteil des Behälters zur mittleren Dicke Y desselben.
  • Die DE 103 27 738 A1 zeigt die Verwendung einer zusätzlichen Barrierematerialschicht auf der Schnittkante eines Quetschbereichs eines Kunststoff-Kraftstofftanks.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, einen blasgeformten Behälter anzugeben, bei dem sich die Austrittsmenge des Behälterinhalts aus dem Befestigungsloch mittels einer einfachen Konfiguration verringern lässt.
  • Zur Lösung der Aufgabe wird ein Behälter gemäß Anspruch 1 angegeben.
  • Da eine freiliegende Fläche der innerhalb der Barrierematerialschicht gebildeten, thermoplastischen Harzschicht in dem dünnen Abschnitt ausgebildet ist, wird gemäß der Struktur der Flächeninhalt der freiliegenden Fläche kleiner, und zwar im Vergleich zu einer Struktur, bei welcher ein Bolzenbefestigungsloch in einen unveränderten Einschnürungsabschnitt dicker Dicke eingebracht wird. Dadurch wird es möglich, die Austrittsmenge von durchtretendem Behälterinhalt zu verringern, welcher pro Zeiteinheit aus der freiliegenden Fläche der thermoplastischen Harzschicht leckt.
  • Da der dünne Abschnitt zeitgleich mit dem Blasformen des Behälters gebildet werden kann, wird gemäß der Struktur die Produktivität des Behälters im Vergleich zu dem Fall verbessert, in welchem der Behälter aus einer Blasformungs-Form genommen und der dünne Abschnitt anschließend separat zusammengedrückt und bearbeitet wird.
  • Bevorzugt ist der Behälter ein an einer Fahrzeugkarosserie befestigter Kraftstofftank, wobei das Barrierematerial aus einem EVOH gebildet ist und der Abstand zwischen den Barrierematerialschichten in dem dünnen Abschnitt auf nicht mehr als 0,5 mm festgesetzt ist.
  • In dem Fall, in welchem ein Bolzenbefestigungsloch einen Durchmesser von etwa 8 mm aufweist, um für einen Bolzen des Gewindedurchmessers M8 verwendet zu werden, hat sich als Ergebnis eines Tests erwiesen, dass dann, wenn die Größe des Abstands auf nicht mehr als 0,5 mm festgesetzt ist, die Austrittsmenge von durchtretendem Kraftstoff wirksam niedrig gehalten werden kann. Da zum Befestigen eines Fahrzeugkraftstofftanks verwendete Bolzen hinsichtlich der Befestigungskraft normalerweise nicht mehr als M8 betragen, ist es möglich, die Austrittsmenge von durchtretendem Kraftstoff wirksam niedrig zu halten, falls die Größe des Abstands nicht mehr als 0,5 mm als Standardwert für einen M8-Bolzens beträgt und ein Barrierematerial in dem Fahrzeugkraftstofftank aus EVOH gebildet ist.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine perspektivische Teilansicht eines Kraftstofftanks einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 2 ist eine Schnittansicht A-A von 1.
  • 3 ist eine vergrößerte Zeichnung eines Hauptabschnitts von 2.
  • 4 ist eine im Seitenschnitt gehaltene Erläuterungszeichnung, die ein Abwandlungsbeispiel der Gestalt eines dünnen Abschnitts der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Hier wird ein Fall beschrieben, in welchem ein Behälter eines Anwendungsgegenstands einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Kraftstofftank ist. Ein Kraftstofftank 1 wird mittels Blasformen gebildet, und wird ein flacher plattenförmiger Flansch 2 entlang einer horizontalen Richtung mittels eines Einschnürungsabschnitts einer Form an einem Teil einer äußeren Fläche eines Seitenwandabschnitts des Tanks 1 gebildet.
  • Wie in 2 gezeigt, weist die Schichtkonfiguration eines Wandabschnitts des Kraftstofftanks 1 vom Inneren des Tanks 1 aus die folgende Reihenfolge auf: eine thermoplastische Harzschicht (innere thermoplastische Harzschicht 1A genannt), eine Haftschicht (innere Haftschicht 1B genannt), eine Barrierematerialschicht 1C, eine Haftschicht (äußere Haftschicht 1D genannt), eine Wiederaufbereitungsschicht 1E und eine thermoplastische Harzschicht (äußere thermoplastische Harzschicht 1F genannt). Dementsprechend weist eine Schichtkonfiguration des Flanschs 2, der mittels des oben aufgeführten mehrschichtigen Vorformlings gebildet wird, jeweils ein Paar der inneren Haftschichten 1B, der Barrierematerialschichten 1C, der äußeren Haftschichten 1D, der Wiederaufbereitungsschichten 1E und der äußeren thermoplastischen Harzschichten 1F auf, welche die innere thermoplastische Harzschicht 1A zwischen sich aufnehmen.
  • Die innere thermoplastische Harzschicht 1A und die äußere thermoplastische Harzschicht 1F sind beide aus dem gleichen Material gebildet und sind beispielsweise aus PE gebildet, welches eine ausgezeichnete Wärmeschmelzeigenschaft und Verformbarkeit aufweist. Die innere Haftschicht 1B und die, äußere Haftschicht 1D sind beide aus dem gleichen Material gebildet und sind beispielsweise aus einem Haftharz gebildet, wie beispielsweise aus ADMER (eingetragene Marke), welches von Mitsui Chemicals, Inc. hergestellt wird. Die Barrierematerialschicht 1C ist beispielsweise aus EVOH gebildet, welches sich durch das Nicht-Durchtretenlassen von Kohlenwasserstoffen auszeichnet. Die Wiederaufbereitungsschicht 1E ist aus einem Wiederaufbereitungsmaterial gebildet, welches durch das Wiederverwenden eines Grats beim Blasformen des Kraftstofftanks 1 erhalten wird.
  • Zum Einführen eines Bolzens B ist in der Nähe eines Mittelabschnitts des Flanschs 2 ein Bolzenbefestigungsloch 3 eingebracht, beispielsweise gebohrt, und wie in 2 gezeigt, wird der Kraftstofftank 1 mittels des Bolzens B und einer nicht gezeigten Mutter durch den Flansch 2 an einer Halterung 4 (Befestigungsgegenstand) an einer Fahrzeugkarosserie befestigt und gesichert. Bei einer solchen Struktur des Befestigens des Kraftstofftanks 1 ergibt es sich, wie in dem durch die vorliegende Erfindung zu lösenden Problem beschrieben, dass die innere thermoplastische Harzschicht 1A (streng genommen nach der Ausführungsform: die innere thermoplastische Harzschicht 1A und die inneren Haftschichten 1B) an einer inneren Umfangsfläche des Bolzenbefestigungslochs 3 nach außen freiliegt und dass es dadurch zu einem Nach-außen-Lecken von durchtretendem Kraftstoff aus der freiliegenden Flächen der Schicht 1A und den Schichten 1B kommt.
  • Die vorliegende Erfindung ist hauptsächlich dadurch gekennzeichnet, dass: der dünne Abschnitt 5 in dem Flansch 2 lokal gebildet ist, indem der im Schnitt mehrschichtige Aufbau zusammengedrückt wird; und das Bolzenbefestigungsloch 3 in den dünnen Abschnitt 5 eingebracht wird. Da die vorliegende Erfindung fordert, dass der dünne Abschnitt dadurch gebildet wird, dass der im Schnitt mehrschichtige Aufbau des Flanschs 2 zusammengedrückt wird, ist beispielsweise ein mittels eines Schneidvorgangs, wie beispielsweise eines Gegenbohrvorgangs, gebildeter dünner Abschnitt von der Erfindung nicht umfasst. Die Schichtkonfiguration des dünnen Abschnitts 5 der Ausführungsform ist, selbstverständlich wie zuvor beschrieben, in der Mitte von der inneren thermoplastischen Harzschicht 1A und jeweils einem Paar der inneren Haftschichten 1B, der Barrierematerialschichten 1C, der äußeren Haftschichten 1D, der Wiederaufbereitungsschichten 1E und der äußeren thermoplastischen Harzschichten 1F gebildet.
  • Der dünne Abschnitt 5 der Ausführungsform ist in der Nähe des Mittelabschnitts des Flanschs 2 kreisförmig ausgebildet. Außerdem ist in 2 eine Ausbildungsposition des dünnen Abschnitts 5 bezüglich einer Dickenrichtung des Flanschs 2 gezeigt und ist in einem Dickenmittelabschnitt des Flanschs 2 angeordnet. Das Bolzenbefestigungsloch 3 ist in einen Mittelabschnitt des dünnen Abschnitts 5 eingebracht, und wenn der Bolzen B in das Loch 3 eingeführt wird, tritt ein unterer Rand (in der Ausführungsform ein unterer Rand des Beilagscheibenabschnitts Ba) eines Kopfabschnitts des Bolzens B um den Abschnitt 5 herum mit einem Abschnitt dicker Dicke in Kontakt, d. h. mit einem hinsichtlich der Dicke unveränderten Abschnitt des Flansches 2.
  • Ein Verfahren zum Bilden des dünnen Abschnitts 5 ist grob eingeteilt in: einen Fall des Blasformens des Kraftstofftanks 1 in einer Blasformungs-Form (das heißt, ein Fall des Bildens eines konvexen Abschnitts des Abschnitts 5 in einem Einschnürungsabschnitt der Form); und einen Fall des Herausnehmens des Tanks 1 aus der Form und des anschließenden Bildens des dünnen Abschnitts 5 mittels eines gesondert vorgenommenen Zusammendrückvorgangs. Da der Zusammendrückvorgang gesondert benötigt wird und der Vorgang an einem Material durchgeführt wird, welches mittels Außenluft gekühlt und verfestigt ist, tritt in dem letztgenannten Fall das Problem auf, dass eine größere Zusammendrücklast benötigt wird; in diesem Punkt ist das Verfahren des Bildens des dünnen Abschnitts 5 gemäß des erstgenannten Falls von Vorteil.
  • Außerdem ist ein Verfahren zum Einbringen des Bolzenbefestigungslochs 3 grob eingeteilt in: einen Fall des Blasformens des Kraftstofftanks 1 in einer Blasformungs-Form (das heißt, ein Fall des Vorsehens eines Stifts für das Loch 3 in dem Einschnürungsabschnitt der Form); und einen Fall des Herausnehmens des Tanks 1 aus der Form und des anschließenden Bildens des Lochs 3 mittels eines gesondert vorgenommenen Stanzvorgangs und dergleichen. Bei dem erstgenannten Fall wird seine Leistungsfähigkeit weiter verbessert, da der Vorgang nicht gesondert vorgesehen wird.
  • Daher ergibt sich bei dem Flansch 2, der durch lokales Bilden des dünnen Abschnitts 5 durch Zusammendrücken des im Schnitt mehrschichtigen Aufbaus und durch das Einbringen eines Bolzenbefestigungslochs 3 zum Einführen des Bolzens B in den dünnen Abschnitt 5 gebildet ist, dass die freiliegenden Flächen der inneren thermoplastischen Harzschicht 1A und der inneren Haftschichten 1B in dem dünnen Abschnitt 5 ausgebildet sind; deshalb ist möglich, den Flächeninhalt der freiliegenden Flächen der Schicht 1A und der Schichten 1B im Vergleich zu einer Struktur, bei der das Loch 3 in den Abschnitt unveränderter dicker Dicke des Flansch 2 eingebracht wird, kleiner zu gestalten. Dadurch wird es möglich, eine Austrittsmenge von durchtretendem Kraftstoff zu verringern, der pro Zeiteinheit aus den freiliegenden. Flächen der inneren thermoplastischen Harzschicht 1A und der inneren Haftschichten 1B leckt.
  • Um die Flächeninhalte der freiliegenden Flächen der inneren thermoplastischen Harzschicht 1A und der inneren Haftschichten 1B bezüglich eines vorbestimmten Durchmessers des Bolzenbefestigungslochs 3 kleiner zu gestalten, ist es selbstverständlich ausreichend, die Größe L des Abstands zwischen den beiden Schichten 1B in 3 kleiner festzusetzen. In einem Fall, in welchem das Bolzenbefestigungsloch 3 einen Durchmesser von ungefähr 8 mm aufweist, um für einen Bolzen B mit einem Gewindedurchmesser M8 verwendet zu werden, hat sich als Ergebnis eines Tests erwiesen, dass dann, wenn die Größe L des Abstands auf nicht mehr als 0,5 mm festgesetzt ist, eine Austrittsmenge von durchtretendem Kraftstoff wirksam niedrig gehalten werden kann.
  • Genauer gesagt: Wenn die Flansche 2 an vier Stellen vorgesehen bzw. vier Bolzenbefestigungslöcher 3 mit einem Durchmesser von ungefähr 8 mm eingebracht wurden, wobei die Größe L des Abstands jeweils 0,5 mm betrug, dann betrug die Austrittsmenge von durchtretendem Kraftstoff aus den vier Bolzenbefestigungslöchern 0,91 mg (pro Tag). Der Wert erfüllt einen vorgeschriebenen Wert für Kraftstoffverdampfungsgas des California Air Resources Board (CARB) leicht. Da der zum Befestigen des Fahrzeugkraftstofftanks 1 verwendete Bolzen B hinsichtlich der Befestigungsstärke normalerweise nicht mehr als M8 beträgt, ist es möglich, die Austrittsmenge von durchtretendem Kraftstoff wirksam niedrig zu halten, falls die Größe L des Abstands auf nicht mehr als 0,5 mm eines Standardwerts des Bolzens B von M8 festgesetzt wird und das Barrierematerial in dem Tank 1 aus dem EVOH gebildet ist.
  • Somit ist die beste Ausführung der vorliegenden Erfindung beschrieben worden. Bei der vorliegenden Erfindung kann insbesondere die Gestalt des dünnen Abschnitts 5 nach Bedarf verändert werden. 4 ist beispielsweise eine im Seitenschnitt gehaltene Erläuterungszeichnung, die eine Variation der Gestalt des dünnen Abschnitts 5 zeigt. Auch das abgewandelte Beispiel erfüllt die Forderung, dass der dünne Abschnitt 5 in dem Flansch 2 lokal gebildet ist, indem der mehrschichtige Aufbau zusammengedrückt wird; und dass das Bolzenbefestigungsloch 3 in den dünnen Abschnitt 5 eingebracht ist. Das abgewandelte Beispiel zeigt eine Struktur des Bildens eines konkaven Abschnitts 7 an einer Seite (die Oberseite in 4) des Flanschs 2, so dass eine vorspringende Wand 6 in dem Zustand gebildet wird, in welchem der im Schnitt mehrschichtige Aufbau von der anderen Seite (die Unterseite in 4) zusammengedrückt wird, wobei die vorspringende Wand 6 in diesem Fall den Abschnitt 5 dünner Dicke bildet. Darüber hinaus ist ebenso das Bilden der vorspringenden Wand 6 grob eingeteilt in: einen Fall des Blasformens des Kraftstofftanks 1 in einer Blasformungs-Form; und einen Fall des Herausnehmens des Tanks 1 aus der Form und des anschließenden Bildens der Wand 6 mittels eines gesondert vorgenommenen Zusammendrückvorgangs.
  • Danach wird das Bolzenbefestigungsloch 3 durch einen Schneidvorgang des Schneidens und Entfernens eines Bodenabschnitts 8 (in 4 als gestrichelte Linie gezeigt) von dem konkaven Abschnitt 7 gebildet. Da die Flächeninhalte der freiliegenden Flächen der inneren thermoplastischen Harzschicht 1A und der inneren Haftschichten 1B kleiner werden, ist es in der auf diese Weise beschriebenen Struktur möglich, die Austrittsmenge von durchtretendem Kraftstoff pro Zeiteinheit zu verringern.
  • Außerdem ist der Behälter der vorliegenden Erfindung nicht auf einen an einem Fahrzeug montierten Kraftstofftank beschränkt: Falls der Behälter eine mittels Blasformen gebildete Struktur aufweist; mit einer im Schnitt mehrschichtigen Struktur, die eine Barrierematerialschicht zum Niedrighalten des Durchtretens einer darin gespeicherten Substanz und thermoplastische Harzschichten einschließt, die innerhalb und außerhalb der Barrierematerialschicht angeordnet sind; und mittels eines Bolzen durch einen in einem Einschnürungsabschnitt gebildeten Flansch an einem Befestigungsgegenstand befestigt ist, ist sie in jedem beliebigen technischen Gebiet, wie beispielsweise beim Speichern von Chemikalien, anwendbar.

Claims (3)

  1. Durch Blasformen gebildeter Behälter (1) mit einer im Schnitt mehrschichtigen Struktur, welche zumindest eine Barrierematerialschicht (1C) sowie oberhalb und unterhalb der Barrierematerialschicht (1C) angeordnete thermoplastische Harzschichten (1A, 1F) aufweist, wobei der Behälter (1) in einem Einschnürungsabschnitt einen Flansch (2) aufweist, der neben einem dicken Abschnitt einen zusammengedrückten dünnen Abschnitt (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (2) ein Bolzenbefestigungsloch (3) aufweist, in das ein Bolzen (B) zum Befestigen des Behälters (1) an einem Befestigungsgegenstand (4) einsetzbar ist, dass der Flansch (2), lokal im Bereich seiner zum Bolzenbefestigungsloch (3) freiliegenden Oberfläche, zu dem dünnen Abschnitt (5) zusammengedrückt ist, und dass die thermoplastischen Harzschichten (1A, 1F) an ihren zum Bolzenbefestigungsloch (3) freiliegenden Oberflächen im dünnen Abschnitt (5) dünner sind als im nicht zusammengedrückten dicken Abschnitt.
  2. Behälter gemäß Anspruch 1, wobei der dünne Abschnitt (5) blasgeformt ist.
  3. Behälter gemäß Anspruch 1 oder 2, der ein an einer Fahrzeugkarosserie zu befestigender Kraftstofftank (1) ist, wobei das Barrierematerial (1C) aus EVOH (Ethylenvinylakoholcopolymer) gebildet ist und der Abstand (L) zwischen zwei Barrierematerialschichten (1C) in dem dünnen Abschnitt (5) nicht mehr als 0,5 mm beträgt.
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