JP2009534215A - ネジ切り部を備えたコネクターを含むプラスチック燃料タンクの製造方法 - Google Patents

Abstract

成形型（３）内でパリソン（２）を成形することによりプラスチック燃料タンクを製造する方法。この方法では、ネジ切り部を備えた不透過性中空ビルトインコネクター（６）が得られるように、かつそのようにするために凹状カウンターフォーム（１）とカウンターフォームに進入可能な凸状フォーム（４）とを利用して、パリソンの成形時にパリソンが局所的に変形され、これらの２つの部片の一方が成形型に固定されかつ他方が成形型内に位置決めされるコアに固定されるかまたはその逆の関係で固定され、これらの部片の少なくとも一方がネジ切り部を備え、凸状フォームを凹状カウンターフォームに進入させることによりコネクターの成形が行われる。

Description

本発明は、ネジ切り部を備えたコネクターを含むプラスチック燃料タンクの製造方法に関する。本発明はまた、この方法により得られる燃料タンクに関する。

さまざまな種類の乗物に搭載される燃料タンク（ＦＴ）は、一般的には、設計の対象となる使用形態に関連する不漏性基準および透過率基準ならびに遵守しなければならない環境要件を満たさなければならない。欧州においても全世界においても、現在、大気中および一般環境中への汚染物質の排出規制に関する要件のかなりの強化が行われている。したがって、燃料タンクの設計は、さまざまな使用条件下で不漏性および安全性をより良好に保証しうる技術をめざして急速に進化している。そのうえさらに、タンクに接続されたパイプおよび種々の付属品に起因する損失を最小限に抑える試みもなされている。ときどき使用される手段は、特定の付属品およびパイプをタンクの内部に組み込むことによりそれらと外部雰囲気との接触をなくすものであった。好ましくは、これらの用素は、こうしたタンク内に存在することの多い障壁層に損傷を与えないようにかつシーリングデバイスの使用に起因する漏出の危険性をなくすために、タンクの内部壁に固定され、それを貫通しない。

本出願人名義の特許（特許文献１）には、成形時にプラスチックの溶融状態を利用してプラスチックＦＴの内部に付属品を固定する手段が提案されている。この手段は、その壁にレリーフを作製することにより、対応するレリーフを備えたポンプ／ゲージモジュールを成形後の仕上げ処理時にそれに固定することに依拠する。このレリーフは、実際上、ダブテールからなる。その場合、（部品をレリーフ中に摺動させることができるように）固定点の領域に小空間が必要であり、かつ固定を確保／保持するための追加の部片またはチョックの使用が必要である。

本出願人名義の特許出願（特許文献２）には、成形時にパリソンが溶融されることを利用して付属品をそれに直接固定するようにしたプラスチックＦＴの製造方法が開示されている。ただし、これを実施するためにコアが使用される。この方法では、付属品は、スナップリベット固定により、すなわち、オリフィス中に押圧貫通させかつその中に残存させて固化される溶融プラスチックリベットのインサイチュ形成により、パリソンに固定される。しかしながら、この方法は、高温かつ場合により高圧（成形がブロー成形により行われる場合）での滞留を必要とするので、この観点から特定の「破損しやすい」付属品は耐えられないこともある。そのうえさらに、特定の付属品は、重すぎて熱時に装着することができない（パリソンを変形させる危険性がある）。最後に、得られる固定は永久的である。すなわち、タンクおよび／または部品に損傷を与えることなく固定を解除することができない。
欧州特許出願公開第875411号明細書（ＥＰ875411） 国際公開第2006/008308号パンフレット

本発明は、付属品をＦＴに固定するための手段を提供することによりこれらの問題を解決することを目的とする。ただし、この手段は、信頼性があり、実用的であり、かつ取外し可能であり、しかも密集領域への嵌入が可能であり、さらに、一変形形態では、破損しやすいおよび／または重いものをはじめとするすべてタイプの付属品に好適である。

この目的のために、本発明は、成形型内でパリソンを成形することによりプラスチック燃料タンクを製造する方法に関する。この方法では、ネジ切り部を備えた不透過性中空ビルトインコネクターが得られるように、かつそのようにするために凹状カウンターフォームとカウンターフォームに進入可能な凸状フォームとを利用して、パリソンの成形時にパリソンが局所的に変形され、これらの２つの部片の一方が成形型に固定されかつ他方が成形型内に位置決めされるコアに固定されるかまたはその逆の関係で固定され、これらの部片の少なくとも一方がネジ切り部を備え、凸状フォームを凹状カウンターフォームに進入させることによりコネクターの成形が行われる。

「燃料タンク」という用語は、さまざまな変化に富んだ環境条件下および使用条件下で燃料を貯蔵しうる密封タンク（すなわち、壁により境界付けられかつ充填用の少なくとも１つの開口を含む密閉空間）を示す。このタンクの例は、自動車に取り付けられるタンクである。

本発明に係る燃料タンクは、プラスチック製である。

「プラスチック」という用語は、少なくとも１種の合成樹脂ポリマーを含む任意の材料を示す。

すべてのタイプのプラスチックが好適でありうる。とくに好適なプラスチックは、熱可塑性材料の部類である。

「熱可塑性材料」という用語は、熱可塑性エラストマーならびにそのブレンドをはじめとする任意の熱可塑性ポリマーを示す。「ポリマー」という用語は、ホモポリマーおよびコポリマー（特定的には二元コポリマーまたは三元コポリマー）の両方を示す。そのようなコポリマーの例は、ランダムコポリマー、線状ブロックコポリマー、他のブロックコポリマー、およびグラフトコポリマーであるが、これらに限定されるものではない。

融点が分解温度未満である任意のタイプの熱可塑性のポリマーまたはコポリマーが好適である。少なくとも摂氏１０度にわたる融解範囲を有する合成熱可塑性材料がとくに好適である。そのような材料の例としては、分子量が多分散を呈するものが挙げられる。

特定的には、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、およびそのコポリマーを使用することが可能である。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可能であり、同様に、高分子材料と、無機、有機、および／または天然の充填剤、たとえば、カーボン、塩、および他の無機誘導体、天然繊維または高分子繊維など（ただし、これらに限定されるものではない）と、のブレンドを使用することも可能である。以上に記載されたポリマーまたはコポリマーのうちの少なくとも１つを含む結合一体化積重層からなる多層構造体を使用することも可能である。

使用されることの多いポリマーの１つは、ポリエチレンである。高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を用いて優れた結果が得られている。

タンクの壁は、単一層もしくは２層の熱可塑性物質で作製可能である。１層以上の他の存在可能な追加の層は、有利には、液体および／または気体に対する障壁を形成する材料の層で構成可能である。好ましい選択肢として、障壁層の特性および厚さは、タンクの内表面に接触する液体および気体に対して透過を制限するように選択される。好ましい選択肢として、この層は、障壁樹脂、すなわち、燃料に対して不透過性である樹脂、たとえば、ＰＡ（ポリアミド）またはＥＶＯＨ（エチレンと部分加水分解ビニルアセテートとのコポリマー）を基材とする。あるいは、タンクを表面処理（フッ素化またはスルホン化）に付すことが可能である。その目的は、タンクが燃料に対して不透過性になるようにすることである。

良好な結果は、少なくとも１層のポリオレフィンを基材とする構造層と障壁層とを有するパリソン（したがってＦＴ）を用いて得られた。本発明は、ＥＶＯＨを基材とする障壁層を有するＨＤＰＥを基材とするＦＴの製造にもとくに良好に適合する。

本発明によれば、タンクは、パリソンを成形することにより作製される。「パリソン」とは、所要の形状およびサイズに成形された後にタンクの壁を構成するように意図された一般的には押し出されたプリフォームを意味するものとする。このプリフォームは、必ずしも単一部片として作製されなければならないというわけではない。

したがって、有利には、パリソンは、実際上、たとえば２枚のシートでありうる２つの個別部片で構成される。しかしながら、好ましい選択肢として、これらの部片は、本出願人名義の出願ＥＰ１１１０６９７（その内容は、この目的で参照により本出願に援用されるものとする）に記載されるような完全に同一の押し出された管状パリソンをカットすることにより得られる。この変形形態によれば、単一パリソンが押し出された後、それは、２つの個別部分（シート）が得られるようにその全長に沿って（直径方向に対向した２本の線に沿って）カットされる。

独立して押し出された一定の厚さの２枚のシートを成形する場合と比較して、この手段によれば、適切な押出し装置（一般的には、調整可能なパンチダイを備えた押出し機）を利用して得られるさまざまな厚さ（すなわち、その長さに沿って一定でない厚さ）のパリソンを使用することが可能である。このようなパリソンでは、成形型内における材料の変形率が一定でない結果としてパリソン上の特定箇所で成形時に起こる厚さの減少が考慮される。

「付属品」という用語は、本発明に関連する範囲内では、ベンチレーション、エンジンへの燃料移動、液位測定、スロッシングに関連する騒音の低減などのようなタンク内での有効な機能を有する部品または一群の部品を意味するものとする。本発明は、好ましくは、破損しやすい付属品（ゲージ、ポンプ／ゲージモジュール、電子ユニット）および／または重い付属品（ポンプ／ゲージモジュール）に適合する。

本発明に係る方法では、コアが使用される。これは、成形型のインプレッション（または外側部分）間に挿入するに好適なサイズおよび形状の部片を意味する。そのような部片は、たとえば、特許ＧＢ１４１０２１５（その内容は、この目的で参照すべく本出願に援用されているものとする）に記載されている。

本発明に関連する範囲内では、コアの機能は、特定的には、成形型のインプレッション上に存在する好適なレリーフと協同してコネクターを成形することである。

コアはまた、成形型のインプレッションにパリソンを押圧するために成形型内に加圧ガスを注入する機能をも有しうる。

最後に、コアを用いて本方法を少なくとも部分的にモニターすることも可能である。この目的では、たとえば、カメラをコア中に組み込むことにより、表示を行って画像解析により付属品の固定の品質を検査できるようにすることも可能である。力、ストローク、圧力、温度のような１つ以上の量を測定するための１つ以上のセンサーをコア上に設置することにより、付属品の固定をより良好にモニターできるようにすることも可能である。

本発明によれば、パリソンは、付属品の固定を目的とする不浸透性コネクターを成形するために局所的に変形される。この成形は、好ましくは、パリソンの構成材料だけを用いて材料を添加することなく行われる。「コネクター」という用語は、本発明に関連する範囲内では、付属品を機械的に固定するための固定用レリーフを備えたほぼ円筒状の全体形状を有する中空物品（すなわち、一種のコネクター）を示す。本発明に関連する範囲内では、このレリーフは、固定される付属品上に存在するネジ切り部に相補的なネジ切り部である。

「不透過性コネクター」という用語は、実際上、タンクの壁を穿孔しないこと、すなわち、壁を穿孔したり引き裂いたりすることなくそれに単に変形が加えられていること、好ましくは、タンクの内側方向すなわちその内部空間の方向に変形が加えられていることを意味するものとする。

コネクターの成形は、一般的には、タンク本体の成形から独立して行われる。それは、タンクの成形処理の前または後で実施可能である。実用上の理由で、それは、好ましくは、タンクを成形する前またはいかなる場合にもこの成形処理の最終工程（たとえば、同一の成形型で独立して成形された２つのシェルの集成でありうる）の前に行われる。

一般的には、本発明に係る方法は、少なくとも以下の工程：
・パリソンを成形型内に導入する工程、
・コアを成形型内のパリソンの内部に導入する工程、
・成形型を閉じる工程、
・コアを介してブローすることによりおよび／または真空になるように成形型の背後で吸引することによりパリソンを成形型にしっかりと押圧する工程、および
・フォームをカウンターフォーム内に変位させることによりコネクターを成形する工程、
を含む。

したがって、本発明に係るコネクターの成形は、２つの相補的部片：凸状フォームおよび凹状カウンターフォームを用いて行われる。いずれも、フォームがカウンターフォームに進入してその際に材料の局所的圧縮を介してコネクターを成形しうる好適な形状およびサイズを有する。これらの２つの部片は、一方がコアに、他方が成形型に固定される。その意味するところによれば、カウンターフォームがコアに固定される場合（タンクの空間内の凹入コネクターの場合）、フォームは成形型に固定され、その逆の関係も成り立つ（タンクの空間から突出したコネクターの場合）。

したがって、コネクターを成形するためにフォームがカウンターフォームに進入できなければならないので、これらの２つの部片は、所与の時点で相対移動可能である。一般的には、２つの部片の一方の移動は、液圧ラムタイプの好適なデバイスにより行われる。このデバイスは、有利には、コアにより担持される（したがって、可動部片でもある）。

本発明に係る方法は、タンクの内部に付属品を固定するために開発された。しかしながら、タンクの外部に付属品を固定するうえでも好適である。実際上、内部部品および外部部品の両方を接続するために、内部ネジ切り部（すなわち、タンクの壁の内部表面上のネジ切り部または壁により境界付けられた空間の内側方向に方向付けられたネジ切り部）および外部ネジ切り部（すなわち、タンクの壁の外部表面上に位置決めされるかまたは壁により境界付けられた空間の外側方向に方向付けられる）の両方を有するコネクターを成形するうえでさえも好適でありうる。この変形形態では、フォームおよびカウンターフォームはいずれも、ネジ切り部を備える。

本発明の一変形形態によれば、フォームまたはカウンターフォームのいずれかは、実際上、付属品自体で構成される。この場合、付属品のネジ切り部は、パリソンを直接変形するためにかつその中に相補的ネジ切り部を成形するために使用される。付属品がカウンターフォームのように作用する場合、得られるコネクターは凹入形であり（内部付属品の接続に役立つ）、フォームとして作用する場合、得られるコネクターは突出形である（外部付属品の接続に役立つ）。この変形形態は、ネジ切り処理が省略可能であるという利点を有するが、破損しやすいおよび／または重い付属品に適用できないことを欠点として有する。

他の変形形態によれば（実際上、逆の利点および欠点を有する）、コアは、カウンターフォームとして作用する内部ネジ切り部を備えた中空可動部片を含み、かつネジを緩めてビルトインコネクターからその成形後に取り外される。

この変形形態では、（最終的な熱成形またはブロー成形の前に成形型からこの部片が取り出されるように）成形型からコアを取り出す前に自動でネジを緩めて形成されたコネクターから前記部片を取り外すことを可能にするデバイスを有するコアを提供することが有利である。したがって、この変形形態では、コネクターの表面の材料を固化させることができるように、かつそれに損傷を与えることなくそれを離型できるように（ネジを緩めてカウンターフォームを取り外すことにより）、カウンターフォームを冷却することが有利である（たとえば、冷却剤を循環させることにより）。さらにまたコネクターの構成材料を固化させるのに役立つように、その相補的フォームが存在する箇所で成形型を冷却させることも可能であることに留意されたい。ネジ切り部のネジ山が正確に成形されることを保証するために、パリソンとカウンターフォームとの間にトラップされた空気を抽出除去／吸引除去するためのシステムを有するカウンターフォームを提供することも有利である。

本発明に係る方法では、タンクは、パリソンをブロー成形することにより（加圧流体（一般的には空気）を用いて成形型にパリソンをしっかりと押圧することにより）成形可能である。この方法では、パリソンは、コネクターがブローおよび／または形成される前にすでに加圧流体の影響を受けており、これは、パリソンが成形型にしっかりと押圧されることを保証することを目的とする。したがって、たとえば、コネクターをブローおよび／または成形する前に、コアを介してブローすることにより、成形型にパリソンを押圧することが有利であることは明らかであろう。その結果、そのような場合、とくに、トラップされた加圧流体の過度に急激な膨張およびそれに伴う騒音を回避するために、成形型からコアを抜き取る前に成形型を脱ガスすることが必要であろう。

また、好ましい変形形態によれば、本発明に係る方法は、以下の工程：
・パリソンを成形型内に導入する工程、
・コアを成形型内のパリソンの内部に導入する工程、
・成形型を閉じる工程、
・コアを介してブローすることによりおよび／または真空になるように成形型の背後で吸引することによりパリソンを成形型キャビティーにしっかりと押圧する工程、
・可動部片をカウンターフォーム内に変位させることによりコネクターを成形する工程、
・ネジを緩めてカウンターフォームを取り外す工程（これがコアに固定され、成形されたコネクターに螺入されたならば）、
・脱ガスを行う工程、
・成形型を開けてコアを抜き取る工程、
・タンクを作製するために再び成形型をパリソン上に閉じてパリソンをブローする工程、および
・タンクを成形型から取り出す工程、
を含む。

脱ガス工程は、任意の適切な方法で実施可能である。一般的には、まず、パリソンを穿孔し（たとえば、ニードルを用いてそれに穴を開けることにより）、次に、流体を成形型から排出させる（たとえば、バルブを用いて）。

あるいは、パリソンを熱成形することにより（すなわち、溶融材料と成形型の壁との間の空間が真空になるように吸引して、熱成形型の壁にパリソン（＝溶融材料からなる１枚もしくは２枚のシート）をしっかりと押圧することにより）、タンクを成形することが可能である。

本発明はまた、以上に記載したような方法により得られるプラスチック燃料タンクに関する。

特定的には、本発明は、ネジ切り部を備えた不透過性ビルトインコネクターを含むプラスチック燃料タンク関する。ただし、前記コネクターは、タンクの壁を局所的に変形させることにより形成される。

好ましくは、このタンクは、上述した障壁層を含み、この障壁層もまた、コネクターおよびコネクター／タンク移行部に存在し連続している（穿孔されていない）。

このコネクターは、凹入形（タンクの内部空間方向に方向付けられる）または突出形（タンクの外側方向に突出物を構成する）でありうる。それは、内部ネジ切り部（すなわち、内部付属品の接続を目的としてタンクの壁の内部表面上に位置決めされたネジ切り部）および／または外部ネジ切り部（すなわち、外部付属品の接続を目的としてタンクの壁の外部表面上に位置決めされる）を含みうる。

図１〜４により本発明を例示するが、これらに限定されるものではない。図中、同一番号は同一用素を表す。すなわち、コア（図示せず）に固定された可動カウンターフォーム（１）、パリソン（２）、およびフォーム（４）を担持する成形型（３）。

これらの図は、実際上、本発明に係るビルトインコネクターを成形する際の逐次的な４つの工程を例示している。

図１では、パリソンは、成形型（３）により担持されたフォーム（４）とコアにより担持されたカウンターフォーム（１）との間に挿入される。

図２では、パリソン（２）は、成形型（３）に押圧されており、コアのカウンターフォーム（１）は、成形型（３）のフォーム（４）に整合する。

図３では、カウンターフォームは、ネジを緩めて取り外され、コアと同時に成形型から取り出される。パリソン（２）だけは、タンクの最終成形時、成形型（３）に押圧されたままの状態である。

図４は、平滑外側壁（５）とネジ切り部を備えた内部コネクター（６）とを含む離型されたタンクの一部を示している。

パリソンが、成形型（３）により担持されたフォーム（４）とコアにより担持されたカウンターフォーム（１）との間に挿入された状態を示す図である。 パリソン（２）が、成形型（３）に押圧されており、コアのカウンターフォーム（１）が、成形型（３）のフォーム（４）に整合している状態を示す図である。 カウンターフォームが、ネジを緩めて取り外され、コアと同時に成形型から取り出される状態を示す図である。 平滑外側壁（５）とネジ切り部を備えた内部コネクター（６）とを含む離型されたタンクの一部を示す図である。

符号の説明

１ カウンターフォーム
２ パリソン
３ 成形型
４ フォーム
５ 平滑外側壁
６ 内部コネクター

Claims (10)

1. 成形型内でパリソンを成形することによりプラスチック燃料タンクを製造する方法であって、ネジ切り部を備えた不透過性中空ビルトインコネクターが得られるように、かつそのようにするために凹状カウンターフォームと前記カウンターフォームに進入可能な凸状フォームとを利用して、前記パリソンの成形時に前記パリソンが局所的に変形され、これらの２つの部片の一方が前記成形型に固定されかつ他方が前記成形型内に位置決めされるコアに固定されるかまたはその逆の関係で固定され、これらの部片の少なくとも一方がネジ切り部を備え、前記凸状フォームを前記凹状カウンターフォームに進入させることにより前記コネクターの成形が行われることを特徴とする方法。
2. 以下の工程：
   ・パリソンを前記成形型内に導入する工程、
   ・前記コアを前記成形型内のパリソンの内部に導入する工程、
   ・前記成形型を閉じる工程、
   ・前記コアを介してブローすることによりおよび／または真空になるように前記成形型の背後で吸引することにより前記パリソンを前記成形型にしっかりと押圧する工程、および
   ・前記フォームを前記カウンターフォーム内に変位させることにより前記コネクターを成形する工程、を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記コネクターが内部ネジ切り部および外部ネジ切り部の両方を含むように、前記フォームおよび前記カウンターフォームの両方がネジ切り部を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 前記フォームまたは前記カウンターフォームのいずれかが、前記タンクに固定されることが望まれる付属品で構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記コアが、カウンターフォームとして作用する内部ネジ切り部を備えた中空可動部片を含み、かつネジを緩めて前記ビルトインコネクターからその成形後に取り外されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記コアが、前記成形型から前記コアを取り出す前にネジを緩めて前記コネクターの可動部片を取り外すためのデバイスを備えることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記可動部片を冷却することにより、前記コネクターの表面の材料を固化させることができるように、かつ前記コネクターに損傷を与えることなくネジを緩めてそれを取り外すことができるようにすることを特徴とする請求項５または６に記載の方法。
8. 前記可動部片が吸引システムを備えることを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記コネクターを成形した後、かつ場合によりネジを緩めて前記カウンターフォームを取り外した後、必要に応じて、以下の工程：
   ・脱ガスを行う工程、
   ・前記成形型を開けて前記コアを抜き取る工程、
   ・前記タンクを作製するために再び前記成形型を前記パリソン上に閉じて前記パリソンをブローする工程、および
   ・前記タンクを前記成形型から取り出す工程、
   を含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
10. 前記パリソンが、前記コネクターおよび前記コネクター／前記タンク移行部で連続している（穿孔されていない）障壁層を含むことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。

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