JP2008517807A - 作り付けネックを含むプラスティック燃料タンクの製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、パリソンを型内で成形することによって、作り付けのネックを有するプラスティック燃料タンクを製造する方法に関する。本発明による方法では、カウンター凹形部品(2)と、カウンター凹形部品(2)に入ることができる凸形部品(3)を使用して、パリソンを局所的に変形させて、ネックを成形する。カウンター凹形部品(2)及び凸形部品(3)は、その一方が型に固定されており、その他方が型の内部にあるコアに固定されている。

Description

本発明は、作り付けネックを含むプラスティック燃料タンクの製造方法、この方法を実施するための装置、及び、上記方法／装置により得られ且つ給油管、注入口又はフランジを取り付けるための作り付けネックを使用するガソリンタンクに関する。

様々な種類の車両搭載燃料タンクは、それらの意図されている用途及びそれらが満たさなければならない環境上の要求に関連した不透過性及び透過性の基準を満たさなければならない。ヨーロッパ及び世界中の両方において、我々は現在、汚染物質の大気中及び環境全般への排出の制限に関する要求の相当な引き締めを経験している。それによって、燃料タンクの設計は、様々な使用条件下において不透過性及び安全性のよりよい保証ができる技術に向かって急速に発展している。更に、管及びタンクに接続される様々な付属品から発生する損失を最小にする試みが行われている。例えば、管、特に給油管、注入口、及びフランジをタンクに取り付けることは、透過性の問題を生じる可能性がある。これらの問題の減少を目的として様々な解決法が提案されており、そのほとんどは、中間部品すなわちネックを用いるものである。しかしながら、依然として、このネックにおいて不透過性の問題を生じる可能性がある。

米国特許出願２００２／０１３０５１５号は、タンクのブロー成形中にネックを直接タンクに組み入れる方法を提案している。しかしながら、この解決法は、肉厚が一定でなく、不透過性結合にとって理想的でないネックをもたらすものであり、更に衝撃力の問題及び材料費が増加する問題を生じさせる可能性がある（少なくとも全体にわたって必要とされる最小の厚みを達成するために、余分な厚みを持たせることが必要である）。

したがって、プラスティック燃料タンクの成形による製造時、ネックをプラスティック燃料タンクに組み入れることを可能にし、しかも、これを達成するのに、ネックの肉厚が非常に均一になり、その結果、前述の問題を回避することができる方法を提供することが、本発明の目的である。

この目的のために、本発明は、パリソンを型内で成形することによって、作り付けのネックを有するプラスティック燃料タンクを製造する方法であって、カウンター凹形部品と、カウンター凹形部品に入ることができる凸形部品を使用して、パリソンを局所的に変形させて、ネックを成形し、カウンター凹形部品及び凸形部品は、その一方が型に固定され、その他方が型の内部にあるコアに固定されることを特徴とする。

用語「燃料タンク」は、様々な異なる環境や使用条件の下で、燃料を保存することができる密封されたタンクを意味することを意図する。このタンクの実施例は、自動車に作り付けられたタンクである。

本発明による燃料タンクは、プラスティックを原料とする。

用語「プラスティック」は、少なくとも１つの合成樹脂ポリマーを含む任意の物質を意味する。

任意の種類のプラスティックが適当である。特に適当なプラスティックは、熱可塑性プラスティックの分類から得られる。

用語「熱可塑性プラスティック」は、熱可塑性エラストマー及びその混合物を含む任意の熱可塑性ポリマーを意味する。用語「ポリマー」は、ホモポリマー及びコポリマー（特に、二成分元又は三成分コポリマー）の双方を意味する。そのようなコポリマーの例として、限定的ではないが、ランダムコポリマー、リニアブロックコポリマー、その他のブロックコポリマー、及びグラフトコポリマーがある。

融点が分解温度以下である任意の種類の熱可塑性ポリマー又はコポリマーが好適である。少なくとも１０℃にわたって広がった融解範囲を有する熱可塑性材料が特に好適である。そのような材料の例には、分子量が多分散を示す材料が含まれる。

特に、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、及びそのコポリマーを使用することができる。ポリマー又はコポリマーの混合物が使用されてもよく、例えば、ポリマー材料と、無機充填剤又はフィラー、有機フィラー及び／又は天然フィラーの混合物が使用され、フィラーの例は、カーボン、塩及び他の無機誘導体、天然繊維、ガラス繊維及びポリマー繊維を含むが、これらに限定されるものではない。更に又、上記ポリマー又はコポリマーのうちの少なくとも１つを含む、積層され且つ接合された層を有する多層構造を使用してもよい。

頻繁に使用されるポリマーのひとつは、ポリエチレンである。高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）では、卓越した結果が得られてきた。

タンクの壁は、１層又は２層の熱可塑性物質で構成することができる。任意に追加することができる１つ又は２つ以上の層は、液体及び／又はガスに対してバリアを形成するような材質の層を有することが有利である。好ましくは、バリア層の性質と厚みは、タンク内面と接触している液体及びガスに対して可能な限り透過性を制限するように選択される。好ましくは、この層は、バリア樹脂、すなわち、例えばＥＶＯＨ（エチレンと部分的加水分解ビニルアセテートとのコポリマー）等の、燃料に対して不透過性の樹脂をベースにするものである。あるいは、燃料に対して不透過性を持たせることを目的として、タンクは、表面加工（フッ素処理又はスルホン化）が施されてもよい。

本発明によれば、パリソンを成形することによって、タンクを製造する。「パリソン」は、通常、押し出しにより形成されるプリフォームを意味するように意図され、これは、必要な形状と寸法に成型されたときにタンクの壁を構成するように意図される。このプリフォームは、必ずしも一部品として作られる必要はない。

したがって、実際には、パリソンは２つの別々の部品、例えば２枚のシートから構成されることが有利である。しかしながら、好ましくは、これらの部品は、ひとつのものを切断したもの及び、本出願人によるヨーロッパ特許出願ＥＰ１１１０６９７において説明されている１つの押し出しチューブ状パリソンの切断により得られたものであり、この目的のために、上記特許出願の内容を、本明細書に援用する。この態様によれば、単一のパリソンを押し出し、直径方向に互いに対向する２つの線に沿って全長にわたって切断し、２つの部品(シート)を得る。

かくして、この手法は、別々に押し出されることより厚さが一定である２枚のシートの成形と比較して、適切な押し出し装置（通常、調節可能な打ち抜き型が内蔵された押し出し機）により得られる可変厚さ（つまり、その長さ方向に沿って一定でない厚さ）のパリソンを使用することを可能にする。このようなパリソンは、型の中の材料の一定でない変形率の結果、成形中にパリソンの一定箇所で生じる厚さの減少を考慮することができる。

本発明によると、タンクへの給油管、注入口又はフランジの取り付けを目的としたネックを成形するために、パリソンは局所的に変形される。好ましくは、ネックはタンク給油管であり、この給油管は、通常、比較的複雑な形態の、タンクとは別に成形される部品である。これは、例えば、通気ライン又は燃料ラインを接続する注入口であってもよいし、付属部品を支持するフランジであってもよい。このネックは、通常、実質的に円筒形状であり、その肉厚は、タンクの肉厚とほぼ同じであり、ネックに連結されるパイプの強力な機械的連結を得るのに適した長さを有する。ネックは、例えば、それに対応するねじ山を有するフランジをねじ込むことによって固定するために、ねじ山を有していてもよい。

ネックの成形は、通常、そのタンクの成形と独立して行われる。ネックの成形は、タンクの成形作業の前に行われてもよいし、後に行われてもよい。実用的な理由から、ネック成形作業は、好ましくは、タンクが成形される前に行われ、どのような場合でも、タンクの成形作業の最後の工程（例えば、同じ型で別々に成形された２つのシェルの組立て工程）よりも前に行われる。実際には、いくつかの方法は、他の理由（のために例えば、付属品を組み込むために）、タンクの成形前にコアの挿入を行い、次いで、このコア挿入を、ネックを少なくとも部分的に成形するのに有効に活用する。

一般に、本発明に沿った方法は、少なくとも次の工程、即ち、パリソンを型に導入する工程、コアを型内においてパリソン内に導入する工程、型を閉じる工程、コアを通してブロー成形することによって及び／又は型の後方から真空吸引することによって、パリソンを型のキャビティにしっかりと押圧させる工程、及び、凸形部品をカウンター凹形部品内において移動させることによって、ネックを成形する工程を有する。

したがって、本発明によれば、ネックの成形は、凸形部品がカウンター凹形部品を貫通することができる適当な形状と寸法の両方を持つ、凸形部品（即ち、パンチ）及びカウンター凹形部品の２つの相補的な部品を使用して行われ、その際に、材料の局所圧縮によってネックを成形する。これら２つの部品は、一方がコアに固定され、他方が型に固定される。それが意味することは、もしカウンター凹形部品がコアに固定され且つ凸形部品が型に固定されていれば、内側に凹んだネックとなり、その逆であれば、外側に突出したネックになる。ネックを成形するためには、凸形部品がカウンター凹形部品を貫通できなければならないので、任意の時点において、これら２つの部品の一方を他方に対して動かすことが可能である。通常、２つの部品の一方の動作は、適当な油圧ラム形式の装置によって引き起こされる。この装置は、コアのそばに支持されることが好ましく、したがって、可動部品についても同様である。

ねじ山を持つネックを成形しなければならない場合、ねじ山を凸形部品に組み込んで、成形後に、ネック部分を回転させて、型から外し、タンクを型から取り出す。

有利な手法として、ネックの最終部分（パリソンから最も遠い端部）に自然に生じる傾向がある厚さの減少を補償するようにネックの成形を実施する。

同様の最終結果を考慮して、及び、ネック近傍の一定の肉厚を更に促進させるために、カウンター凹形部品から凸形部品を引き抜く間、好ましくは、パリソンはネック周りにおいて圧縮状態に維持される。

本発明による方法においては、加圧液体(通常エア)を使用するパリソンのブロー成形によって、パリソンを型にしっかりと押圧し、タンクを成形する。この方法では、幾つかの場合、ネックがブロー成形及び／又は形成される前に、パリソンは加圧液体の影響をすでに受け、これはパリソンを型にしっかりと押圧させることを確実にする目的を持つ。したがって、例えば、ネックをブロー成形及び／又は形成する前に、コアを通した吹き込みによってパリソンを型に押圧することが有利であることが分かる。結果として、このような場合には、コアを型から引き抜く前に、特に、封じ込められた加圧流体の急激過ぎる突然の膨張、及び付随する騒音を回避するために、型をガス抜きする必要がある。

したがって、好ましい変形例によると、本発明による方法は次の工程、即ち、パリソンを型に導入する工程、コアを型内においてパリソン内に導入する工程、型を閉じる工程、コアを通してブロー成形することによって及び／又は型の後方から真空吸引することによって、パリソンを型のキャビティにしっかりと押圧させる工程、凸形部品をカウンター凹形部品内において移動させることによって、ネックを成形する工程、ガス抜きを行う工程、及び、型を開いて、コアを抜き取る工程、型をパリソンに対してもう一度閉じて、パリソンをブロー成形し、タンクを製造し、タンクを型から取り出す工程を有する。

ガス抜き工程を、任意の適切な手法で実施する。通常、例えば針を刺すことによって、パリソンに孔をあけ、その後、例えばバルブを使用して、流体を型から排出させる。

また、パリソンを熱成形することによって、タンクを成形してもよく、熱成形は、例えば、溶融物質と型の壁との間の空間に真空引きを行い、熱成形用型の壁に対してパリソン（１枚又は２枚の溶融物質のシート）をしっかりと押圧することによって行う。

ブロー成形は、特に製造サイクル又は周期の長さという視点から、よい結果をもたらす。したがって、与えられた製造速度について言えば、真空熱成形（上述のとおり）又は圧縮熱成形（コア又は孔あけを使用）のいずれかに関係なく、この方法は、熱成形と比較して、機械に対する投資が少ない。

本発明によると、ネックを組み込んでタンクを成形した後、ネックの端部を切り落として、タンクを分離しなければならない。この切断を、任意適当な方法で実施する。好ましくは、この切断を、回転カッター、又は、切りくずを発生させることなく切断できる任意のその他の工具で実施する。

本発明は、また、上述の方法の実施に適当な装置に関する。この側面によれば、本発明はコアと型とを含む装置に関し、型及びコアは、その一方にカウンター凹形部品を有し、その他方に凸形部品を有し、凸形部品は、ネックを成形するためにカウンター凹形部品を貫通する。

上に説明されたように、ねじ山をもったフランジ等の部品がねじ込まれるように構成されたネックを得るために、相補的なねじ山を凸形部品に組み込んでもよい。

好ましくは、これら２つの要素（凸形部品とカウンター凹形部品）は、上述のように、ネックの端部の肉厚が減少することを防ぎながらネックを圧縮成形するのに適当な形状と寸法を有する。

同様に、上述したように凸形部品を引き抜く際にネックの周りを局所的に圧縮することができるように、この装置の凸形部品又はカウンター凹形部品は、好ましくは、少なくとも１つのばねを備えた支持部に固定される。この場合、可動部品（通常は、コアにより支持されている）が引き抜かれる際にネック周りの局所的圧縮状態を維持するために、支持部は、それがばねによってネックの周りでパリソンに押圧されるのに好都合な形状、寸法及び位置を有する。この圧縮の強さと継続時間はばねの定格に依存する。その代わりに又はこれに加えて、ばねの機能を、吹き込み圧力によって作用させてもよい。

特にネックが給油管の固定を意図する場合には、ネックは、タンクの壁によって境界が定められる内部容積の中に位置するように、タンクの内側に向かって成形される（いわゆる内側に凹んだネックである）ことが有利である。使用する装置に関する限り、これは、コアに固定される部分が、カウンター凹形部品であることが好ましく、したがって型に固定される部分は凸形部品であることを意味する。内側に凹んだネックの有利な点の１つは、外皮の直径が、ブロー成形サイクルを通じて（及び／又は、多分、ブロー成形／冷却サイクルの後も）寸法決めされることである。これにより、最終的にはネックの内面を構成する外皮の製造誤差を改善し、そうすることによって、このネックに更に付加されることになる追加的なあらゆる構成部品の溶接時（実施例として、熱フィラメントの使用する）の溶接の質が高められる。凸状に突出したネックの場合には（この場合には、コアに固定された可動部品が凸形部品である）、コアによる、及び、その後のブロー成形圧力によるネックの成形の間においてのみ寸法決めされる。

好ましくは、内側に凹んだネックは実質的に円筒形であり、入り口テーパを有し、つまり、タンクの表面と円筒形ネックの表面と間の移行部は曲線的である。好ましくは、この丸みは、少なくとも５ｍｍ、又は１０ｍｍのフィレット半径を有する。しかしながら、この半径は、２０ｍｍを超過しないことが有利である。この半径は衝撃力を改善することになるので、車両環境に利用可能な空間がある場合、大きい方が有利である。そのような注入口テーパの存在は、部品の組立てをより容易にし、応力発生源を制限する。

ある場合においては、外部部品をネックに連結しやすくするために、フランジ（又は、ほかの適当な結合構造の結合部）をネックと一部品として成形することが有利になる場合がある。最後に、本発明はまた、上述した方法又は装置によって製造されるプラスティック燃料タンクに関する。特に、壁の厚みが＋／−０．１ｍｍ以内で一定である、即ち、０．１ｍｍの寸法公差を有する、作り付けのネックを含むタンクに関する。

そのようなタンクが、ネックに固定された給油管、注入口、又はフランジを有することが有利である。この固定は、既知の任意の手法によって行われる。つまり、例えば、機械的固定（例えばパイプクランプの使用、又は、注入口又はフランジが対応するねじをもつ場合にはネックと管の螺合のみによって）、溶接などによって行われる。特に適当な１つの手段は（上述したねじ締結の他に）、熱フィラメント（つまり、電流が通過するときに電気の影響下で、プラスティックを溶解する十分な熱を帯びて溶接を生じさせる金属フィラメント）を含む連結部を使用して溶接することである。特定の好ましくは、それを使用した連結部及び溶接部は、米国特許出願２００３／０１６８８５３に記述されており、その内容を本明細書に援用する。特に、連結部は、熱フィラメントを電源に結合するのに適当な形状を持つ。具体的には、本発明による方法を使用して成形されたネックの正確な寸法（特に狭い寸法公差）は、特にこの溶接方法にとって好適であり、とりわけ均一な溶接及び、その再現性を得ることを可能にする。

本発明を、限定的な意味ではないが、同じ符号が同じ要素を示す図１〜図３に図示し、要素は、コア１、コアに固定された可動部品２、及び型３等である。

図１に示す形態は、コア１に固定された可動部品２が凸形部品であり、カウンター凹形部品が型３に固定されている。これは、突出したネックの場合であり、凸形部品がネックと接触し、従って、凸形部品は、ネックの成形中のみネックを寸法決めする。

図２及び図３に示す変形形態では、コア１に固定された可動部品２がカウンター凹形部品であり、凸形部品は型３に固定されている。これは、凹んだネックの場合であり、凸形部品はネックとの接触を保ち、したがって、タンクの成形中もネックを寸法決めする。

図２に示す形態では、カウンター凹形部品がコアを通して凸形部品から取り除かれるとき、ネックとその周りの材料に全体的な減圧が生じる。これに対して、図３に示す形態では、２本のばね５を備えた支持部４の存在のために、カウンター凹形部品を取り除くとき、ばね５が支持部４を戻すまでの少し長い時間、支持部４はネックの周囲との接触を維持し、それにより、この箇所における材料の圧縮を維持することを可能にし、そうすることによって、厚さの一層の均一性が得られる。

説明された各々の場合において、ネックを型から取り除くことが可能であることは、ネックにとって必要なことである。それを可能にするために、幾つかの実施例においては、型の中に追加的な可動部品を用意することが必要であり、それを、図中の第２の矢印、即ち、本来の可動部品２から延びていない矢印で示す。

突出したネックの形態を示す図である。 凹んだネックの形態を示す図である。 凹んだネックの他の形態を示す図である。

Claims (11)

1. パリソンを型内で成形することによって、作り付けのネックを有するプラスティック燃料タンクを製造する方法であって、
   カウンター凹形部品と、前記カウンター凹形部品に入ることができる凸形部品を使用して、パリソンを局所的に変形させて、ネックを成形し、
   前記カウンター凹形部品及び前記凸形部品は、その一方が型に固定され、その他方が前記型の内部にあるコアに固定される方法。
2. 前記燃料タンクは、ＨＤＰＥを基材とし、燃料に対して不透過性を持たせるために、バリア材の層を含み、又は、表面加工が施される、請求項１に記載の方法。
3. 前記パリソンは、押し出し成形されたチューブ状パリソンを切断することにより得られる２枚のシートからなる、請求項１又は２に記載の方法。
4. パリソンを前記型に導入する工程と、
   コアを前記型内において前記パリソン内に導入する工程と、
   前記型を閉じる工程と、
   前記コアを通してブロー成形することによって及び／又は前記型の後方から真空吸引することによって、前記パリソンを前記型のキャビティにしっかりと押圧させる工程と、
   前記凸形部品を前記カウンター凹形部品内において移動させることによって、前記ネックを成形する工程と、を有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記ネックの最終部分、即ち、パリソンから最も遠い端部を形成するときの自然の傾向である厚さの減少を補償する仕方で前記ネックを成形する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記凸形部品を前記カウンター凹形部品から引き抜く間、前記パリソンを前記ネックの周りで圧縮状態に維持する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記燃料タンクを、ブロー成形し又は熱成形する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法の実施に適した装置であって、
   型と、前記型の内部に位置するコアと、を有し、前記型及び前記コアは、その一方にカウンター凹形部品を有し、その他方に凸形部品を有し、前記凸形部品は、前記ネックを成形するためにカウンター凹形部品を貫通する、装置。
9. 前記凸形部品又は前記カウンター凹形部品のいずれかが、少なくとも１つのばねを有する支持部に固定される、請求項８に記載の装置。
10. 前記凸形部品が前記型に固定され、前記カウンター凹形部品が前記コアに固定される、請求項８又は９に記載の装置。
11. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法、又は、請求項８〜１０のいずれか１項に記載の装置によって得られる燃料タンクであって、
    寸法公差が０．１ミリメートルである肉圧を有する作り付けのネックと、
    給油管と、
    ねじ込みによって、又は、溶接カップリングに組み込まれた熱フィラメントを使用する溶接によって、前記ネックに固定された注入口又はフランジと、を有する燃料タンク。

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