JP2003269682A - 液体又は蒸気を誘導する装置、結合部材、複合体、及び同時押出された多層複合体の使用 - Google Patents
液体又は蒸気を誘導する装置、結合部材、複合体、及び同時押出された多層複合体の使用Info
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Abstract
を有する液体又は蒸気誘導装置を提供する。 【解決手段】 該液体又は蒸気誘導装置は、以下の成
分:I.接合要素、II.少なくとも2つの層からなる
同時押出された多層複合体からなる接合帯域、III.
中空体を有し、成分I、II及びIIIが相互に素材結
合で結合されていることを特徴とする。 【効果】 接続部材と中空体の間の永久的強固な結合と
同時に環境を汚染する放出の減少が達成される。
Description
ラスチック中空体を接続部材、例えば接続ニップル、ね
じ接続管片、閉鎖蓋又は弁と結合させる方法に関する。
該結合は、同時押出成形体から製造された半製品又は完
成品を用いて実施する。
法、例えば真空ブロー成形を含むブロー成形、又は押出
成形により製造される。しかしながら、予め熱成形し、
深絞り押出成形したプレートからなる中空体を一緒に溶
接する実施態様も考えられる。さらに、例えばポリアミ
ドから回転焼結又は射出成形される中空体も公知であ
る。また、管又は円板校正装置を用いた又は成形ジョー
(軸管引き出しの原理)を用いた慣用の押出により製造
される管の端部に閉鎖キャップを備え、それにより同様
に容器を製造することも考えられる。容器の製造方式と
は無関係に、該容器は一般にねじ接続部、鋳造又は充填
接続管片及び開口、又は導管を接続するためのニップル
を備えている。このことは、特に、導管及びタンク充填
管片のための接続ニップルの他にまた種々の弁を溶接す
べきある燃料タンクに当てはまる。
蓋を接合する必要性が生じる。
リエチレンからなる中空体の場合には、慣用の技術(ね
じ栓及びゴムシールリング)でのねじ又はバイヨネット
閉鎖による恒久的シーリングがポリエチレンの高いクリ
ープ傾向のために実現するのが困難であるという問題が
生じる。この問題は、供給又は誘導されるべき液体(例
えば植物保護剤、溶剤、燃料又は油)が壁又はそれと結
合された成分を膨潤させるか又は変化する温度により材
料が交互に膨張又は収縮することがある場合には、ます
ます増大する。この場合には、相応する接続部材が硬質
の、クリープしないかつ場合により僅かに膨潤するにす
ぎないか又は全く膨潤しない材料からなりかつ容器壁又
は管壁に溶接されているか又は押出被覆又は吹き付けに
よりこれらと結合されていれば有利である。このために
は尤も相互に直接接触しかつ相互に結合すべき材料の相
溶性が必要である。というのも、その際にのみ永久的に
負荷可能なかつ緻密な結合を達成することができるから
である。
題が生じる。自動車からの炭化水素放出の減少に対する
常に増大する要求の範囲内で、これらの容器は今日では
主として6層までを有する多層構成で製造され、この場
合これらの層の1つは燃料成分の浸透に対して著しく強
度に阻止する層である。付属構成要素を溶接するため
に、タンク容器に切り込まれる開口は、燃料成分に対し
てもちろん弱い箇所である。開口に溶接すべき接続部材
がタンク蓋と同じ成分、一般にポリエチレンからなる場
合には、この位置での浸透は多層複合体の別の位置にお
けるよりも高い。技術の水準は、従来主として、完全に
ポリエチレンからなりかつ別々のバリヤ層を有しないニ
ップル、接続片及び弁もしくは弁蓋の溶接である。この
ように既製化されたタンクは、例えばCARBに基づく
将来のUS放出保護立法からキーワード“LEV−I
I”及び“P−ZEV”で知られるような、ますます過
酷になる要求を確実に満たすことはもはや不可能であ
る。
に、プラスチック燃料タンクへの導管の結合も問題であ
ることが立証された。それというのも、ポリエチレンか
らなる溶接されたニップルと、ポリエチレンに結合され
た導管との間にポリエチレンのクリープ傾向に基づき急
速に漏れが生じる恐れがあるからである。コストの理由
から有利である、いわゆる急速接合部材を用いたニップ
ルと導管との間の結合は、Oリングパッキングの圧力が
ポリエチレンのクリープ、ひいては最悪の場合には許容
されない漏れをもたらすので不可能である。類似したこ
とは、タンク充填接続管片とタンクの結合に関しても当
てはまる。この理由から、このような結合は、一般に短
いエラストマーチューブ及びバンドシェル(Bandschell
e)を用いて実施される。漏れはエラストマーチューブ
を使用することにより確かに回避することができるが、
しかしこの場合には、チューブ自体が弱い箇所になる。
それというのも、これらは高度に炭化水素に対して透過
性であるからである。それに対して、極めて良好に遮断
するフルオロエラストマーからなるチューブは高価であ
る。さらに、例えばガラス繊維強化されたポリアミドか
らなるクリープしない接続部材へのゴムホースを用いた
ポリエチレンニップル又は接続管片の結合は、製造が面
倒でありかつ高価である。従って、このような解決手段
を廉価なかつ良好な装置により代えるべき要求が生じ
る。
うに構成したい場合には、このためにガラス繊維強化し
た成形材料を使用しなければならない。尤も、このため
には、結合に対するさらなる機械的要求に耐える適当に
強化された成形材料は存在しない。さらに、繊維充填さ
れたポリマーと未充填のポリマーの間の溶接結合の強度
は不十分な高さである。従って、一面ではタンク材料と
素材結合で結合することができ、しかし他面では例えば
ポリエチレンよりも遮断作用及びクリープ傾向に関して
良好な特性を有する構成要素を見出す必要がある。
を解決することが試みられた結合が公知である。この場
合には、クリープ傾向を示す材料Aからなる管状接続管
片に一方の側に、低いクリープ傾向を示す第2の材料B
を押出被覆する。従って、この管状形成物は、両者の材
料の間の接触領域に層構造ABを有する。しかしなが
ら、この結合技術は、実際の実験では有効であると立証
することができなかった。燃料が接触すると、材料Aは
かなり強度に膨潤する。一方の側に向かう膨潤は材料B
によって阻止されるので、材料は別の方向に向かって膨
潤及びクリープし、その結果数時間後には一方では力の
伝達、他方では結合のシール性がもはや保証されない。
この現象は、この接続管片が機械的負荷を受ける及び/
又は乾燥すると一層強化される。両者の使用された成形
材料の間の付着を達成するために提案された両者の材料
の1つの変更は、変更された材料(一般にはポリエチレ
ン)がなお一層強度に膨潤しかつ遮断作用が変更により
明らかに劣化されるので、むしろ悪化をもたらす。
材料A及びBからなり、材料AとBの間に形状結合が存
在する結合部材を製造する方法が記載されている。この
場合には、同時にAとBの間に、付加的に素材結合での
結合を生じる付着媒介成形材料が埋め込まれている。ク
リープ傾向の弱い材料Bを、外皮がBと相溶性で溶接可
能な材料からなる容器に溶接することができる。この構
造部材の開発の際に、両者の材料の相溶性化及び同時に
タンク材料との溶接性の実現は解決困難な問題でありか
つひいては高い費用で僅かな適当な材料組合せを開発す
ることができるにすぎないことが判明した。他面では、
このような射出成形を用いて製造される部材は、一般に
2つの、例外的には3つの、異なる成形材料の間の結合
に制限される。この制限は、第一に、材料は、“溶融物
中の溶融物”を同時射出成形(coinjection)法により
加工する際にのみ緊密な化学的、ひいては負荷可能な結
合を行うという理由から生じる。3種以上の材料からな
る部材は、一般にそれぞれ1つの溶融物を既に硬化した
構造部材の上に射出成形する[オーバーモルディング
(Overmolding法 )]多段階法で製造されねばならな
い。この場合には、一般に一方では結合付着力は“溶融
物中の溶融物”加工におけるよりも悪い。他方では、3
種以上の材料を相互に付着させねばならない場合、費用
のかかる多すぎる製造工程が必要である。
ポリエチレンで形成された溶接フランジを有する多成分
部材をタンクのポリエチレン外皮に溶接することにより
タンクの遮断層と部材の遮断外皮との間に比較的厚いポ
リエチレン中間層が残り、該中間層を経て燃料成分がま
ず溶接フランジと遮断層の間を表面に向かって拡散しか
つ次いで接続部材のそばを通って野外に放出される恐れ
があることにより生じる。この場合には、接続部材又は
弁蓋の遮断構成要素を可能な限り遮断層に近づけ、それ
により拡散のために利用される貫通面をできるだけ小さ
くすることができれば、有利であると見なされる。しか
し、それにには狭い限界が設定される。それというの
も、一面では射出成形技術的理由から溶接可能なフラン
ジ厚さは任意に減少させることができないからである。
他面では、通常の溶接法、例えば突合せ溶接の場合に
は、任意に多くの溶融物を押し退け、そうして中間層の
厚さを小さくすることはできない。利用可能な溶接圧、
タンク容器の可撓性及び接合すべき成形材料の凝固速度
には、狭い限界が設定される。
は、前記の問題を、外套の外側表面が材料Aからなる中
空体と、これに結合すべき、材料Bからなる少なくとも
1つの層を含む第2の構成要素との間の移行領域の適当
な形状的構成により回避する、相応する結合を行うため
の方法を提供することである。
る材料組合せを採用することができるように、実現でき
るようにすべきである。
要素: I.接続部材並びに II.少なくとも2つの層からなる同時押出された多層
複合体 を含み、その際成分I及びIIが互いに素材結合で結合
されている結合部材により解決される。
部材を含み、該結合部材が例えば溶接又は押出被覆によ
り、単層又は多層の中空体と結合されている液体又は蒸
気を誘導する装置である。
多層複合体又は本発明による結合部材と素材結合的に結
合された単層又は多層の中空体である。
れていない、強化された又は充填された成形材料からな
っていてもよい。例えば、ガラス繊維、カーボン繊維、
アラミド繊維又は金属繊維を強化材として使用すること
ができる。成形材料は、また導電性添加物で帯電防止加
工されていてもよい。そのポリマーベースは、例えばポ
リアミド、例えばポリフタルアミド、PA46、PA
6、PA66、PA612,PA1012、PA11又
はPA12、ポリエステル、例えばポリエチレンテレフ
タレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレン
−2,6−ナフタレート又はポリブチレン−2,6−ナ
フタレート、又はフルオロポリマー、例えばポリフッ化
ビニリデンからなる。しかしまた、十分な剛性及び液状
又は蒸気状媒体に対する安定性を有するあらゆる別のポ
リマー、例えばポリフェニレンスルフィド、混合脂肪族
/芳香族ポリアミド、例えばPA6T/MPMDT、ポ
リアミドブレンド、例えばULTRAMID(R)T又
はTROGAMID(R)BX(PA6,3T/PA6
6ブレンド)又は脂肪族ポリケトンを使用することもで
きる。
又は2,3,4,5又はそれ以上の層からなっていても
よい。そのうちの1つの層は、例えば液体又は蒸気状媒
体に関する遮断層又は帯電防止加工された層であっても
よい。
じ接続管片、閉鎖蓋、弁、バイヨネット接続部材、高速
コネクタ(quickconnector)、ねじフランジであり、し
かしまた、全構造群の接続部材、例えば活性炭フィル
タ、調整容器又はフィルタケーシングも可能である。
素材結合で結合することができる少なくとも1つの層B
と、中空体と同様に素材結合で結合することができる層
Aとからなる。この場合の前提は、層AとBを同時押出
により相互に素材結合的に結合させることができること
である。
組合せを利用できるにすぎない。一般にこの場合には、
使用材料の1つを変性させる必要があり、このことはし
ばしば適用技術的特性の劣化と結び付いている(例えば
低い遮断作用、高い膨潤、劣化された機械的特性)。2
層構造の例としては、以下の組合せが挙げられる:ポリ
アミド(この場合及び以下の例では場合により過剰のア
ミノ末端基を有する)/無水マレイン酸で官能性化され
たポリエチレン又はポリプロピレン;ポリアミド/官能
基を有するポリマーにより付着性変性されたポリエステ
ル;ポリアミド/二又は多官能価の化合物により付着性
変性されたポリエステル、この場合には、官能基は例え
ば無水物、エポキシ、オキサゾリン又はイソシアネート
であってよい;ポリアミド/無水マレイン酸で官能性化
されたフルオロポリマー;ポリアミド/アクリレート−
もしくはメタクリレートコポリマーの添加により付着性
変性されたフルオロポリマー。
合には、層A及びBの材料は、純粋に例えば遮断作用、
溶接性及び機能要求、メカニズムに関する機能要求に基
づき選択することができる。さらに、複数の付着補助層
(C1、C2等)を順次に接続することにより、1つだ
けの付着補助層Cでは結合されないような、2つの層A
及びBを相互に結合させることが可能である。
て、例えばEVOHからなる、燃料及び同種のものの拡
散に対する遮断層を含むことができる。浸透に対する最
適な保護を達成するためには、同時押出された多層複合
体及び中空体の遮断層を有利には相互に出来るだけ近づ
けるかもしくは可能な限り相互に接触させる。
造:ポリエチレン/付着助剤/EVOH/付着補助体/
ポリアミド又はポリエチレン/付着補助体/PVDF/
付着補助体/ポリアミドを有することができる。ポリエ
ステル、ポリアセタール、ポリフタルアミド、ポリフェ
ニレンスルフィド又はその他の層材料との相応する結合
も可能である。
4,5,6又はそれ以上の層からなる。
接合の種類に基づき、同時押出されたシート又はプレー
ト、同時押出された管(場合により型ジョーを用いて成
形)又は同時押出ブロー成形又は同時押出真空ブロー成
形により製造された複合体からなっていてもよい。場合
により、適当なピースを切り抜く又は打ち抜くことがで
きる。接続部材との結合前又は単層もしくは多層の中空
体との結合前の多層複合体の別の変形は、所望であれ
ば、例えば熱可塑性成形又は深絞りにより可能である。
これは場合による切り抜き又は打ち抜きの前又は後で行
うことができる。
ための例は、プラスチック燃料容器もしくはタンク、活
性炭フィルタのための容器、ガス抜き容器(Ausperlbeh
aelter)、フィラーネック、又は例えば燃料、ブレーキ
液、圧媒液、冷却液のための導管である。
合は、通常の溶接法により行うか、又はブロー成形又は
回転焼結により中空体を製造するために使用される型内
に挿入することにより行うことができる。この場合に
は、結合は、境界面での同時化学反応に基づき又は物理
的材料相溶性に基づき容器材料に面した複合体表面をフ
ュージング(surface-fuse; Anschmelzen)させること
により行う。次いで、接続部材との結合を、接続部材
と、既に中空体に接合された同時押出複合体との間の溶
接結合を介して行う。
を接続部材と結合させることも可能である。これは、背
面射出成形技術(Hinterspritztechnik)により同時押
出複合体射出成形工具内に挿入しかつ接続部材の材料で
背面射出成形するか、さもなければ同時押出複合体を接
続部材と溶接することにより行うことができる。引き続
いての中空体との結合は、再び前記と同様に溶接により
又は型工具内に挿入することにより行う。
又はブラケットを管に接合することも可能である。
は2,3,4,5,6又はそれ以上の層からなっていて
もよい。該中空体は、特に遮断層及び/又は帯電防止加
工された層を含むことができる。
に説明する。
リエチレン3及び高密度ポリエチレン(HDPE)4か
らなる同時押出されたシートと結合されたガラス繊維充
填ポリアミドからなる射出成形された接続ニップル1を
示す。このようにして実現された部材は、主としてHD
PE5からなる単層又は多層のタンクに溶接されてい
る。
チレンテレフタレート6からなる射出成形されたブッシ
ュから生じ、このカラーに多層の、ジョー引出し(コル
ゲートパイプ技術)により製造された円錐体が溶接され
ている。該円錐体は、層構造:ポリブチレンテレフタレ
ート7/付着補助体8/HDPE9(付着補助体、例え
ばBYNEL(R)CXA4157)を有する。この円
錐体は多層の燃料タンク10に溶接されており、該タン
クはこの場合には3層であるがが、しかしまた構造(内
側から外側に向かって)HDPE/付着補助体/EVO
H/付着補助体/リグラインド(regrind)/HDPE
を有することができる。相応する多層タンクは、従来の
技術(例えばSiewert. H., Tielen, M.: Trends beim C
oextrusionsblasformen, Kunststoffe 88 (1998) 8, p.
1218ff.)である。溶接位置の円錐形の構成により、タ
ンクのEVOH遮断層と、同様に極めて良好に燃料に対
して遮断するポリブチレンテレフタレートとの間のギャ
ップを平坦に構成された溶接結合(図1に示されている
ような)に比して小さくすることができ、このことは浸
透損失を減少させる。同時押出された構成要素の相応す
る円錐形の構成は、同時押出されたプレート又はシート
の熱成形によっても達成することができる。
ここに示したブッシュの構成を変更することができる。
その中に、例えば場合により挿入されるタンク充填接続
管片のシーリング及びロックのためのOリング又は保持
装置のような付加的な部材が組み込まれていてもよい。
形成することにより達成することができる。例えば、図
2に示された解決手段から出発して、多層燃料タンクの
壁を円錐体に沿って引張りかつその際波形に成形するこ
ともできる。このことは、溶接の際に波の頂部から材料
が削り取られ、この削り取られた溶融物が波の谷部によ
って受け入れられるという利点を有する。材料の削り取
りにより、少なくとも所々でタンクの遮断層まで達し、
それによりタンク遮断層と円錐体遮断層の間のギャップ
はなお一層小さくなる。
ユニットを固定するためのねじフランジ11の結合が挙
げられる(図3)。該ねじフランジは、ここの示されて
いるように、強化されていない又はガラス繊維で強化さ
れたポリブチレンテレフタレートか、又は場合により繊
維強化されたポリアミドのいずれかからなっていてもよ
い。同時押出物7;8;9は、図2に示されたものに相
当する(ねじフランジがポリアミドからなる場合には、
層7を同様にポリアミドから形成する。)。その都度の
フランジの実施形(平坦又は円錐)に基づき、同時押出
された中間層は、シートからリング状に打ち抜く(平
坦)か、又は例えば平坦なシートから深絞りにより製造
する(円錐)。例えばポリオキシメチレン、ポリフタル
アミド又はポリフェニレンスルフィドのような別の材料
の使用も、同様に本発明に基づく。
ができるように、しかもさらに平坦な溶接面で作業する
ことができるようにするために、強化のために役立つ、
タンク内に元々存在する突起を利用することを提案す
る。これらの突起を平坦な切断により開放し、その後こ
の位置で溶接を実施する。これによっても、図1に示さ
れているような実施例にほぼ匹敵する、浸透が減少せし
められる。
置及び厚さは、溶接法もしくは押出被覆法に対する要求
に合わせられるべきである。外層(即ち、結合体もしく
は接続部材と結合される層)が0.4〜1.5mmの厚
さを有する同時押出複合体が有利であることが立証され
た。しかし、もちろんその他の層分布も本発明に基づ
く。
における少なくとも結合すべき層は、熱可塑性プラスチ
ックからなる。必要に応じてその他の層又は部分は、場
合により熱硬化性プラスチック又は金属からなっていて
もよい。同時押出複合体においては、全ての層は熱可塑
性成形材料からなる。
の永久的強固な結合と同時に環境を汚染する放出の減少
が達成される。
る接合帯域を有する液体及び蒸気を誘導する装置の第1
実施例を示す概略図である。。
ある。
ある。
(層)、 3 官能性化されたポリエチレン(層)、
4 高密度ポリエチレン(HDPE)(層)、5 単層
又は多層タンク、 6 ポリブチレンテレフタレート
(層)からなるブッシュ、7 ポリブチレンテレフタレ
ート(層)(同時押出物)、 8 付着補助体(同時押
出物)、 9 HDPE(同時押出物)、 10 燃料
タンク、11 ねじフランジ、 12 タンク
Claims (18)
- 【請求項1】 以下の構成要素: I.接続部材、 II.少なくとも2つの層からなる同時押出された多層
複合体からなる接合帯域、 III.中空体を有し、構成要素I、II及びIIIが
相互に素材結合で結合されていることを特徴とする、液
体又は蒸気を誘導する装置。 - 【請求項2】 接続部材が、接続ニップル、ねじ接続管
片、閉鎖蓋、弁、バイヨネット接続部材、高速コネク
タ、ねじフランジ、活性炭フィルタ、調整容器又はフィ
ルタケーシングである、請求項1記載の装置。 - 【請求項3】 接続部材のポリマーベースがポリアミ
ド、ポリエステル、フルオロポリマー、ポリフェニレン
スルフィド又は脂肪族ポリケトンからなる、請求項1又
は2記載の装置。 - 【請求項4】 接続部材が単層で構成されている、請求
項1から3までのいずれか1項記載の装置。 - 【請求項5】 接続部材が2,3,4,5又はそれ以上
の層からなる、請求項1から3までのいずれか1項記載
の装置。 - 【請求項6】 接続部材がバリア層を有する、請求項5
記載の装置。 - 【請求項7】 接続部材が帯電防止加工された層を含有
する、請求項5又は6記載の装置。 - 【請求項8】 同時押出された多層複合体が、シート、
プレート、管又は同時押出ブロー成形又は同時押出吸引
ブロー成形により製造された複合体である、請求項1か
ら7までのいずれか1項記載の装置。 - 【請求項9】 同時押出された多層複合体を接続部材と
結合する前又は中空体と結合する前に変形した、請求項
1から8までのいずれか1項記載の装置。 - 【請求項10】 中空体が容器又は管である、請求項1
から9までのいずれか1項記載の装置。 - 【請求項11】 中空体がプラスチック燃料容器、活性
炭フィルタのための容器、ガス抜き容器、フィルタネッ
ク、燃料導管、ブレーキ液導管、圧媒液導管又は冷却液
導管である、請求項10記載の装置。 - 【請求項12】 中空体が単層で構成されている、請求
項1から11までのいずれか1項記載の装置。 - 【請求項13】 中空体が2,3,4,5,6又はそれ
以上の層からなる、請求項1から3までのいずれか1項
記載の装置。 - 【請求項14】 中空体がバリア層及び/又は帯電防止
加工された層を有する、請求項13記載の装置。 - 【請求項15】 以下の構成要素: I.接続部材並びに II.少なくとも2つの層からなる同時押出された多層
複合体、 を有し、その際成分I及びIIが相互に素材結合で結合
されていることを特徴とする結合装置。 - 【請求項16】 以下の構成要素: II.少なくとも2つの層からなる同時押出された多層
複合体並びに III.中空体を有し、その際構成要素II及びIII
が相互に素材結合で結合されていることを特徴とする複
合体。 - 【請求項17】 付加的に、 I.接続部材 を素材結合で結合して有する、請求項16記載の複合
体。 - 【請求項18】 少なくとも2つの層を有する同時押出
された多層複合体の、接続部材と中空体とを素材結合で
結合させるための使用。
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