JP2013133038A - 自動車用燃料タンク - Google Patents

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Abstract

【課題】ブロー成形性に優れた、変形抑制性と耐熱性の高い燃料タンクを提供する。
【解決手段】自動車用燃料タンクにおいて、外壁１０の外部本体層１２及び内部本体層１６の高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）は下記の物性を有する。１）２３℃における弾性率が１１００〜１４００ＭＰａ、２）６５℃における弾性率が３４０〜４３０ＭＰａ、３）ＦｕｅｌＤに６５℃で２００時間浸漬後の２３℃における弾性率が４００〜５１０ＭＰａ、４）−４０℃におけるシャルピー衝撃強度が７〜１４ｋＪ／ｍ２、５）８０℃におけるフルノッチクリープテスト（ＦＮＣＴ）が５０〜３００ｈｒ、６）１９０℃、２１．６ｋｇ荷重におけるメルトフローレート（ＭＲＦ）が４〜６（ｇ／１０分）、７）２１０℃で溶融した試料を直径２．０９５ｍｍ、長さ８ｍｍのノズルから押出速度１５ｍｍ／分で押出、引出速度７．５ｍ／分で引取った時の張力のメルトテンションが１８〜２５ｇである。
【選択図】図２

Description

本発明は、熱可塑性合成樹脂製の燃料タンクに関するものであり、特に、多層構成からなる合成樹脂層の合成樹脂部材をブロー成形することにより本体が形成される燃料タンクに関するものである。
従来、自動車用等の燃料タンクの構造としては、金属製のものが用いられていたが、近年、車両の軽量化や、錆が発生しないこと、所望の形状に成形しやすいことなどによって熱可塑性合成樹脂製のものが用いられるようになってきた。
合成樹脂製の自動車用燃料タンクの製造は、中空体を成形することの容易性からブロー成形方法が多く用いられてきた。ブロー成形方法では、溶融した熱可塑性合成樹脂部材のパリソンを円筒状にして上から押出して、そのパリソンを金型で挟みパリソン中に空気を吹き込み、自動車用燃料タンクを製造していた。
このブロー成形において、燃料タンクの強度を確保して、燃料油の透過性を防止するために、パリソンは多層構成を有している。即ち、この多層構成は、少なくとも、燃料タンクの強度を確保する耐衝撃性の樹脂からなる層と、燃料油の浸透を防止するバリヤ性の樹脂からなる層を個々に有し、そしてこの２種類の層を接着する層を有している（例えば、特許文献１参照。）。
この場合は、燃料タンクの本体の外部本体層と内部本体層を燃料タンクとして必要な強度を保持して、燃料にも強い高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）で構成し、その間に燃料の浸透を防止するバリヤ層としての中間層から構成される熱可塑性合成樹脂部材で形成している（例えば、特許文献２参照。）。
また、近年、環境保護のため自動車の燃費向上のため、車両の軽量化が図られている。
合成樹脂性の自動車用燃料タンクにおいても、タンクの軽量化をする必要がある。この場合には、合成樹脂性の自動車用燃料タンクにおいても、燃料を収納する容積を確保した上で、燃料タンクの外壁の肉厚を薄くする必要がある。しかし、外壁の肉厚を薄くするだけでは、燃料タンクの内圧が高くなった場合に燃料タンクの変形量が増大したり、耐熱性が低下したりする恐れがある。
また、燃料タンクの外壁の肉厚を薄く作るためには、ブロー成形時のパリソンを薄く作る必要があるが、薄いパリソンは、パリソンの内部に空気を吹き込んで膨らませるブローアップ時に、パリソンが破れる恐れがあり、パリソンが破れないようにブローアップするときのブロー成形条件の制御が非常に厳しくなり、成形し難くなる。
そのため、高剛性で耐久性の優れた各種のポリエチレンが提案されている（例えば、特許文献３参照。）。しかしながら、ブロー成形性、燃料タンクの変形抑制性等の条件を満足することについては不十分であった。
特開２００９−６８５８号公報 特開平７−１０１４３３号公報 特開２００８−２４７２９号公報
そのため、本発明は、ブロー成形性に優れた、燃料タンクの変形抑制性と耐熱性の高い燃料タンクを提供することを課題とする。
上記課題を解決するための請求項１の本発明は、多層構成からなる合成樹脂層で本体が形成された外壁を有する自動車用燃料タンクにおいて、
外壁は、少なくとも外側から順に、外部本体層、外部接着剤層、バリヤ層、内部接着剤層及び内部本体層から形成され、
外部本体層及び内部本体層は、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を主材として形成され、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）は、
（１）２３℃における弾性率が１１００〜１４００ＭＰａ、
（２）６５℃における弾性率が３４０〜４３０ＭＰａ、
（３）ＦｕｅｌＤに６５℃で２００時間浸漬後の２３℃における弾性率が４００〜５１０ＭＰａ、
（４）−４０℃におけるシャルピー衝撃強度が７〜１４ｋＪ／ｍ２、
（５）８０℃におけるフルノッチクリープテスト（ＦＮＣＴ）が５０〜４３０ｈｒ、
（６）１９０℃、２１．６ｋｇ荷重におけるメルトフローレート（ＭＲＦ）が４〜６（ｇ／１０分）、
（７）２１０℃で溶融した試料を直径２．０９５ｍｍ、長さ８ｍｍのノズルから押出速度１５ｍｍ／分で押出し、引出速度７．５ｍ／分で引き取った時の張力としてのメルトテンションが１８〜２５ｇ、
であり、
外部接着剤層と内部接着剤層は、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）とバリヤ層の両方に接着性を有する合成樹脂で形成され、
バリヤ層は、燃料油が透過しにくい合成樹脂で形成された自動車用燃料タンクである。
請求項１の本発明では、外壁は、少なくとも外側から順に、外部本体層、外部接着剤層、バリヤ層、内部接着剤層及び内部本体層から形成される。このため、各層を積層して燃料タンクの燃料透過防止性、剛性と耐衝撃性の各性能を満足させるとともに、各層間の接着を強固にして、全体の肉厚を薄くして燃料タンクの容量を確保し、重量増加を防止することができる。
外部本体層及び内部本体層は、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を主材として形成され、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）は、
（１）２３℃における弾性率が１１００〜１４００ＭＰａ、
（２）６５℃における弾性率が３４０〜４３０ＭＰａ、
（３）ＦｕｅｌＤに６５℃で２００時間浸漬後の２３℃における弾性率が４００〜５１０ＭＰａ、
（４）−４０℃におけるシャルピー衝撃強度が７〜１４ｋＪ／ｍ２、
（５）８０℃におけるフルノッチクリープテスト（ＦＮＣＴ）が５０〜３００ｈｒ、
（６）１９０℃、２１．６ｋｇ荷重におけるメルトフローレート（ＭＲＦ）が４〜６（ｇ／１０分）、
（７）２１０℃で溶融した試料を直径２．０９５ｍｍ、長さ８ｍｍのノズルから押出速度１５ｍｍ／分で押出し、引出速度７．５ｍ／分で引き取った時の張力としてのメルトテンションが１８〜２５ｇ、である。
外部本体層及び内部本体層は、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を主材として形成され、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）は、上記（１）〜（３）に記載した弾性率を有する。このため、燃料タンクが常温においても、高温においても、所定の弾性率を有するため、剛性と耐衝撃性の各性能を満足させるとともに、内圧が大きくなっても燃料タンクの変形量が少ない。また、燃料が内部本体層に浸透しても、燃料タンクの剛性を確保することができる。
高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）は、−４０℃におけるシャルピー衝撃強度が７〜１４ｋＪ／ｍ２の値を有する。このため、燃料タンクが低温にさらされても、燃料タンクの耐衝撃性を確保することができる。
高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）は、８０℃におけるフルノッチクリープテスト（ＦＮＣＴ）が５０〜３００ｈｒの値を有する。このため、燃料タンクが内圧の繰り返し変化にさらされても、走行時の路面振動にさらされても、燃料タンクの疲労耐久性を確保することができる。
高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）は、１９０℃、２１．６ｋｇ荷重におけるメルトフローレート（ＭＲＦ）が４〜６（ｇ／１０分）の値を有する。このため、ブロー成形時にパリソンの押出をスムースにすることができ、燃料タンクの耐衝撃性がよい。外壁が万一高温にさらされても、溶融時の粘度が大きいため、外壁が変形し難いとともに外壁に孔が開き難く、耐火性に優れている。
高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）は、２１０℃で溶融した試料を直径２．０９５ｍｍ、長さ８ｍｍのノズルから押出速度１５ｍｍ／分で押出し、引出速度７．５ｍ／分で引き取った時の張力としてのメルトテンションが１８〜２５ｇである。このため、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）の分子の絡み合いが大きくなり、ブロー成形時にパリソンとして押出された高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）は、変形し難く、ブローアップ時に、パリソンが破れ難くなり、ブローアップするときのブロー成形条件の制御が容易となり、ブロー成形しやすくなる。
外部接着剤層と内部接着剤層は、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）とバリヤ層の両方に接着性を有する合成樹脂で形成される。このため、外部接着剤層と内部接着剤層は、バリヤ層と、外部本体層及び内部本体層とをそれぞれ強固に接着して、燃料タンクの各層間を強固に接着し、一体化させて、燃料タンクの燃料透過防止性と、強度を確保することができる。
バリヤ層は、燃料油が透過しにくい合成樹脂で形成されたため、内部本体層を浸透した燃料の透過が、外部本体層まで浸透し、車外に蒸発することを防止することができる。
請求項２の本発明は、外壁は、外部本体層の外側に、上記（１）〜（７）に記載した物性を有する高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）で形成された表皮層を有する自動車用燃料タンクである。
請求項２の本発明では、外壁は、外部本体層の外側に、上記（１）〜（７）に記載した物性を有する高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）で形成された表皮層を有するため、外部本体層に再生材が混入されていても、表面を円滑にすることができる。表皮層と外部本体層はともに高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を有するために、両者の接着性は優れているので、燃料タンクの強度を向上させることができる。
請求項３の本発明は、燃料タンクの外壁の全体の肉厚は、３．０〜５．０ｍｍである自動車用燃料タンクである。
請求項３の本発明では、燃料タンクの外壁の全体の肉厚は、３．０〜５．０ｍｍであるため、従来の燃料タンクと比べて、全体の重量を減少させることができるとともに、請求項１で規定する高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を使用するため、充分な剛性を有して、耐衝撃性、疲労耐久性を確保することができる。
請求項４の本発明は、バリヤ層は、エチレンビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）で形成された自動車用燃料タンクである。
請求項４の本発明では、バリヤ層は、エチレンビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）であるためガソリンの透過防止性に優れるとともに、溶融成形が可能で加工性にも優れている。また、高湿度下において、あるいはアルコールを含有するガソリンに対しても優れた透過防止性を有する。
請求項５の本発明は、外部本体層に、変性ポリエチレン又は軟質ポリエチレンを含有させた自動車用燃料タンクである。
請求項５の本発明では、外部本体層に、変性ポリエチレン又は軟質ポリエチレンを含有させたため、燃料タンク本体の再生材を外部本体層に含ませた場合においても、バリヤ層の構成材料であるエチレンビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）等と、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）との相溶性が向上し、外部本体層の耐衝撃性が向上する。
請求項６の本発明は、燃料タンクの本体は、ブロー成形で形成された自動車用燃料タンクである。
請求項６の本発明では、燃料タンクの本体は、ブロー成形で形成されたため、多層構造を有する合成樹脂層の中空状の燃料タンクを１回の成形で成形でき、自由に形状を選択することができる。
表皮層、外部本体層及び内部本体層は、上記（１）〜（７）に記載した物性を有する高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を主材として形成され、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）は、所定の弾性率を有するため、燃料タンクが常温においても、高温においても、燃料が外壁に浸透しても所定の剛性を有するため、内圧が大きくなっても燃料タンクの変形量が少ない。
高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）は、所定のシャルピー衝撃強度の値を有するため、燃料タンクの低温における耐衝撃性に優れている。
高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）は、所定のフルノッチクリープテスト（ＦＮＣＴ）の値を有するため、燃料タンクの疲労耐久性に優れている。
高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）は、所定のメルトフローレート（ＭＲＦ）の値を有するため、溶融時の粘度が大きいため、外壁が変形し難いとともに外壁に孔が開き難く、耐火性に優れている。
高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）は、所定のメルトテンションを有しているため、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）の分子の絡み合いが大きくなり、ブロー成形時にパリソンとして押出された高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）は、変形し難く、ブローアップ時に、パリソンが破れ難くなり、ブローアップするときのブロー成形条件の制御が容易となり、成形しやすくなる。
本発明の実施の形態である燃料タンク斜視図である。 本発明の燃料タンクの外壁の構造を示す部分拡大断面図である。
本発明の実施の形態である自動車用の燃料タンク１について、図１〜図２に基づき説明する。図１は、本発明の実施の形態の燃料タンク１の斜視図であり、図２は、合成樹脂製の燃料タンク１の外壁１０の一部断面図であり、外壁１０の多層構造の構成を示すものである。
本発明の実施の形態では、燃料タンク１は、図１に示すように、その燃料タンク１に燃料ポンプ（図示せず）等を出し入れするためにポンプユニット取付孔４が上面に形成されている。また、燃料タンク１の側面又は上面には、インレットパイプ（図示せず）から燃料を注入する燃料注入孔５が形成されている。
また、燃料タンク１の周囲には外周リブ２が全周に亘り形成されており、外周リブ２のコーナー部等の所定箇所には、数箇所に亘り取付用孔３が形成され、取付用孔３と車体をボルト締めすることにより、燃料タンク１を車体に取付けている。
さらに、燃料タンク１の上面には、内部の燃料蒸気を回収するホース等を接続する各所の取付孔６が形成されている。
本実施の形態において、燃料タンク１は、ブロー成形で形成され、その外壁１０は、図２に示すように、外側から順に表皮層１１、外部本体層１２、外部接着剤層１３、バリヤ層１４、内部接着剤層１５及び内部本体層１６から形成されている。ブロー成形においては、上記の６層から構成されるパリソンが使用される。６層以上の層構成を有するパリソンを使用することもできる。
表皮層１１は使用しない場合もあるが、表皮層１１を使用する場合には、表皮層１１は、耐衝撃性が大きく、燃料油に対しても剛性が維持される熱可塑性合成樹脂から形成され、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）から形成される。外部本体層１２が再生材を含有する場合には、外部本体層１２の表面を覆うため、表面に再生材が出ることがなく、表面を円滑にすることができる。
表皮層１１、外部本体層１２及び内部本体層１６に使用する高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）は、下記の（１）〜（７）の物性を有するポリエチレンを使用することができる。
高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）は、
（１）２３℃における弾性率が１１００〜１４００ＭＰａ。
（２）６５℃における弾性率が３４０〜４３０ＭＰａ。
（３）ＦｕｅｌＤに６５℃で２００時間浸漬後の２３℃における弾性率が４００〜５１０ＭＰａ。
（４）−４０℃におけるシャルピー衝撃強度が７〜１４ｋＪ／ｍ２、
（５）８０℃におけるフルノッチクリープテスト（ＦＮＣＴ）が５０〜３００ｈｒ、
（６）１９０℃、２１．６ｋｇ荷重におけるメルトフローレート（ＭＲＦ）が４〜６（ｇ／１０分）。
（７）２１０℃で溶融した試料を直径２．０９５ｍｍ、長さ８ｍｍのノズルから押出速度１５ｍｍ／分で押出し、引出速度７．５ｍ／分で引き取った時の張力としてのメルトテンションが１８〜２５ｇ。
である。
ここで、（１）２３℃における弾性率が１１００〜１４００ＭＰａであるとは、ＪＩＳＫ７１７１に基づく曲げ弾性率をいい、２３℃の雰囲気中で測定した値である。
また、（２）６５℃における弾性率が３４０〜４３０ＭＰａであるとは、ＪＩＳＫ７１７１に基づく曲げ弾性率をいい、６５℃の雰囲気中で測定した値である。
本発明に使用する高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）は、上記の弾性率を有するため、常温でも、弾性率が１１００〜１４００ＭＰａであり、高い弾性率で、燃料タンク１の外壁１０の肉厚を薄くしても、充分な剛性を有することができ、燃料タンク１の内圧が上昇しても、燃料タンク１の変形量を小さくすることができる。高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）が、１４００ＭＰａを超える場合には、耐衝撃性が低下し、１１００ＭＰａ未満の場合には、燃料タンク１の剛性が低下する。
また、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）が、６５℃における弾性率が３４０〜４３０ＭＰａであるため、燃料タンク１が高温になった状態でも、充分な剛性を有することができ、燃料タンク１の変形量を小さくすることができる。高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）の６５℃における弾性率が４３０ＭＰａを超える場合には、高温時の耐衝撃性が低下し、３４０ＭＰａ未満の場合には、高温時の燃料タンク１の剛性が低下する。
さらに、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）は、（３）ＦｕｅｌＤに６５℃で２００時間浸漬後の２３℃における弾性率が４００〜５１０ＭＰａであるとは、ＦｕｅｌＤ(銅イオン０．１ＰＰＭ、パーオキサイド価２００mg／kg) にテストピースを浸漬して６５°で２００時間放置して、ＪＩＳＫ７１７１に基づく曲げ弾性率を２３℃の雰囲気中で測定した値である。なお、ＦｕｅｌＤとは、全体を１００と知るとイソオクタン４０、トルエン６０の比率で配合したものである。
このため、いわゆるサワーガソリン（劣化ガソリン）中においても、充分な剛性を有することができる。高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）が、５１０ＭＰａを超える場合には、膨潤時の耐衝撃性が低下し、４００ＭＰａ未満の場合には、膨潤時の燃料タンク１の剛性が低下する。
高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）は、（４）−４０℃におけるシャルピー衝撃強度が７〜１４ｋＪ／ｍ２であるとは、ＪＩＳ−Ｋ７１１１−２（２００６）に基づくシャルピー衝撃強度をいい、−４０℃の雰囲気中で測定した値である。このため燃料タンク１の外壁１０の肉厚を薄くしても、低温にさらされても充分な耐衝撃性を有することができる。高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）が、７ｋＪ／ｍ２未満の場合には、低温における燃料タンク１の耐衝撃性が低下し、１４ｋＪ／ｍ２を超える場合には、別の物性としてＭＦＲ（メルトフローレート）が小さくなりすぎるため、燃料タンク１の成形が困難になり好ましくない。
高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）は、（５）８０℃におけるフルノッチクリープテスト（ＦＮＣＴ）が５０〜３００ｈｒであるとは、ＪＩＳ−Ｋ６７７４（２００５）付属書４に基づくフルノッチクリープテスト（ＦＮＣＴ）をいい、８０℃の雰囲気中で測定した値である。このため燃料タンク１の外壁１０の肉厚を薄くしても、燃料タンクが内圧の繰り返し変化にさらされても、走行時の路面振動にさらされても、燃料タンクの疲労耐久性を確保することができる。高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）が、５０ｈｒ未満の場合には、燃料タンク１の疲労耐久性が低下し、３００ｈｒを超える場合には、別の物性として曲げ弾性率が小さくなりすぎるため、燃料タンク１に必要な剛性が確保しにくくなる。
高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）は、（６）１９０℃、２１．６ｋｇ荷重におけるメルトフローレート（ＭＲＦ）が４〜６（ｇ／１０分）であるとは、ＪＩＳ−Ｋ７２１０（１９９９）に準拠して測定されたものである。この測定は、１９０℃の高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を荷重２１．６ｋｇで円筒状の押出しした押出し式プラストメータに入れて、１０分間に押出しされた樹脂量をいうものである。
メルトフローレート（ＭＲＦ）が４未満の場合には、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）の流動性が不足して、ブロー成形時にパリソンの押出し量が不足する。高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）のメルトフローレート（ＭＲＦ）が６を超える場合には粘度が低く、ブロー成形時にパリソンが、ドローダウンしてしまうこととなる。
高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を、（７）２１０℃で溶融した試料を直径２．０９５ｍｍ、長さ８ｍｍのノズルから押出速度１５ｍｍ／分で押出し、引出速度７．５ｍ／分で引き取った時の張力としてのメルトテンションが１８〜２５ｇであるとは、ノズル径が２．０９５ｍｍで長さが８ｍｍのオリフィスから２１０℃に溶融した樹脂をピストン速度が１５ｍｍ／分の速度で押出し、７．５ｍ／分の速度で引き取った時の張力を測定したものである。
高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）のメルトテンションが１８ｇ未満の場合には、ブロー成形時にパリソンの張力が不足してパリソンが、ドローダウンしてしまうこととなる。また、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）のメルトテンションが２５ｇを超える場合には、パリソンの張力が強く、パリソンを押出し難くなるとともに、パリソンを金型に押圧して成形し難くなる。
本発明の実施の形態では、燃料タンク１の外壁１０の平均肉厚は、４．８ｍｍである。外壁１０は、４．８ｍｍ以外の肉厚でも形成することができるが、従来は、外壁１０の平均肉厚は、５．２ｍｍ程度である場合が多く、本発明の高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）使用することにより、肉厚を減少させることができる。
表皮層１１、外部本体層１２、外部接着剤層１３、バリヤ層１４、内部接着剤層１５及び内部本体層１６のそれぞれの厚さは次のとおりである。
表皮層１１は、燃料タンク１の外壁１０の全体の厚さの１０〜１４％の厚さを有する。従って、０．３０〜０．７０ｍｍ程度である。これにより、表皮層１１は、確実に外壁１０の表面を覆い、表皮層１１と外部本体層１２はともに高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）が主材であるため、容易に密着することができる。
外部本体層１２は、燃料タンク１の外壁１０の全体の厚さの４０〜５０％の厚さを有する。従って、１．２０〜２．５０ｍｍ程度である。これにより、燃料タンク１の外壁１０肉厚を減少させても、上記（１）〜（７）の物性を有する高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を使用するため、外壁１０の弾性率を向上させて、燃料タンク１の変形を防止して、剛性を高めて、燃料タンク１の強度を向上させることができる。
外部本体層１２は、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を主に含有する再生材を主材として形成することができる。高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を主に含有する再生材は、例えば、本願発明のように、燃料タンク１の製造工程中で発生する切れ端や不良品を粉砕してリサイクルして使用する場合がある。燃料タンク１は、主として高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）から構成されているため、燃料タンク１を粉砕した再生材は、上記（１）〜（７）の物性を有する高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を主として有している。
これ等の再生材を１００％使用する場合と、再生材に新材の高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を混合して使用する場合がある。
外部本体層１２に、相溶化剤として、例えば、変性ポリエチレン又は軟質ポリエチレンを含有させることができる。製造工程中の端材等をリサイクルした材料は、再生材に含まれるバリヤ層の構成材料であるエチレンビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）等を含んでいる。この再生材を使用すると、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）の中にエチレンビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）が分散して存在する。変性ポリエチレン又は軟質ポリエチレンを含有させると、エチレンビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）が微細化して高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）の中に分散し、相溶性が向上し、充分に混ざり合うことができる。そのため耐衝撃性を向上させることができる。
外部接着剤層１３は、燃料タンク１の外壁１０の全体の厚さの０．７〜１．７％の厚さを有する。従って、０．０２〜０．０９ｍｍ程度である。バリヤ層１４は、燃料タンク１の外壁１０の全体の厚さの０．７〜１．７％の厚さを有する。従って、０．０２〜０．０９ｍｍ程度である。内部接着剤層１５は、燃料タンク１の外壁１０の全体の厚さの０．７〜１．７％の厚さを有する。従って、０．０２〜０．０９ｍｍ程度である。
これにより、バリヤ層１４が燃料タンク１の燃料透過を防止して、外部接着剤層１３がバリヤ層１４と外部本体層１２との接着力を向上させ、内部接着剤層１５がバリヤ層１４と内部本体層１６との接着力を向上させることができる。
バリヤ層１４は、燃料油の透過が極めて少ない熱可塑性合成樹脂から形成されている。バリヤ層１４を構成する熱可塑性合成樹脂は、例えば、エチレンビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、半芳香族ナイロン（ＰＰＡ）を使用することができるが、エチレンビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）が好ましい。
バリヤ層１４を有するため、後述する内部本体層１６を浸透してきたガソリン等の燃料油を、バリヤ層１４で透過を防ぐことができ、大気中に燃料油が蒸発することを防止できる。
バリヤ層１４として、エチレンビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）を使用する場合は、ガソリンの透過防止性に優れるとともに、溶融成形が可能で加工性にも優れている。また、高湿度下においても、ガソリンの透過防止性に優れている。さらに、アルコールを含有するガソリンに対しても優れた透過防止性を有することができる。
外部接着剤層１３は、外部本体層１２とバリヤ層１４の間に設けられて、この２層を接着し、内部接着剤層１５は、内部本体層１６とバリヤ層１４の間に設けられて、この２層を接着する。外部接着剤層１３と内部接着剤層１５は、同じ材料で形成され、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）とバリヤ層１４の両方に接着性を有する合成樹脂で形成される。このため、外部接着剤層１３と内部接着剤層１５は、バリヤ層１４と、外部本体層１２及び内部本体層１６とをそれぞれ強固に接着して、それぞれの層が一体的に密着して、燃料タンク１の燃料透過防止性と、強度を確保することができる。
外部接着剤層１３と内部接着剤層１５に使用される接着性の合成樹脂としては、例えば、変性ポリオレフィン樹脂を使用することができ、特に不飽和カルボン酸変性ポリエチレン樹脂が好ましい。これは、ポリオレフィン樹脂に不飽和カルボン酸を共重合又はグラフト重合させることにより製造することができる。
内部本体層１６は、表皮層１１と外部本体層１２で述べたように、表皮層１１と外部本体層１２の使用するものと同じ材料である高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を使用する。
内部本体層１６は、燃料タンク１の外壁１０の全体の厚さの３１．５〜４５．５％の厚さを有する。従って、０．９４５〜２．２８ｍｍ程度である。
これにより、燃料タンク１の外壁１０は、内部本体層１６が充分な肉厚を有するため、燃料で膨潤しても剛性を保ち、耐衝撃性を確保することができる。
燃料タンク１に本発明の高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を使用した実施例１と、他の高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を使用した比較例１〜４の場合の比較を表１に示す。
Figure 2013133038
燃料タンク１の最大加圧変形量は、燃料タンク１に試験燃料を封入し、所定アングルに宙づりし、６５℃で放置し、燃料タンク１の数箇所の点について基準点からの距離を測定し、その距離をゼロ点とする。さらに、この状態で内圧をかけて５分間放置し、基準点からの距離を測定しゼロ点との差を変形量とした。
比較例３の値を１００として、それぞれの実施例１と比較例１〜４値を表１に記載した。本発明の高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を使用した実施例１と弾性率、メルトフローレート及びメルトテンションの値の異なる高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を使用した比較例１〜４と比べると、最大加圧変形量は、実施例１が９６となり、比較例１〜４の変形量（１００〜１１６）よりも少ない。
比較例１においては、弾性率は２３℃、６５℃及び膨潤後のいずれにおいても大きいが、最大加圧変形量は大きい。これはメルトテンションが小さいことにより燃料タンク１の肉厚均一性が損なわれるためである。また、比較例２〜４においては、弾性率は２３℃、６５℃及び膨潤後のいずれにおいても小さいため平均加圧変形量は大きい。このため、上記の（１）〜（３）の物性を有する本発明の高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を含有する燃料タンク１は変形量が少なく、好ましい。
燃料タンク１の耐衝撃性は、側突試験進入量として測定し、燃料タンク１を定盤に固定し、先端部に円筒を取付けた所定重量の台車を衝突させ、燃料タンク１への円筒部の侵入量を測定することにより行った。
比較例３の値を１００として、それぞれの実施例と比較例１〜４の値を表１に記載した。
側突試験の側突試験進入量においては、本発明の高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を使用した実施例１と弾性率、メルトフローレート及びメルトテンションの値の異なる高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を使用した比較例２〜５と比べると、側突試験進入量は、実施例１が９８となり、比較例１〜４の変形量（１００〜１２１）よりも少ない。
比較例１においては、弾性率は２３℃、６５℃及び膨潤後のいずれにおいても大きいが、側突試験進入量も大きく、これはメルトテンションが小さいことにより燃料タンク１の肉厚均一性が損なわれるためである。また、比較例２〜４においては、弾性率は２３℃、６５℃及び膨潤後のいずれにおいても小さいが側突試験進入量は大きい。このため、上記の（１）〜（３）の物性を有する本発明の高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を含有する燃料タンク１は側突試験進入量が少なく、好ましい。
ボトル耐火試験は、実施例１及び比較例１〜４の各高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）で肉厚２ｍｍの５００ｃｃボトルを作成し、水を満量まで注入し、ガスバーナーで約２０ｍｍの９００℃の炎が接触するように加熱し、穴が開くまでの時間を測定した。
本発明の高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を使用した実施例１と弾性率、メルトフローレート及びメルトテンションの値の異なる高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を使用した比較例１〜４と比べると、穴開き時間は、実施例１が１１０秒であり、比較例１、３、４の穴開き時間（８９、１００、９４）よりも長い。
比較例２の穴開き時間は、１１３秒であり、実施例１と略同じであるが、最大加圧変形量及び側突試験進入量においては、実施例１よりも劣っており、総合的に見て、実施例１が比較例１〜４よりも優れた性能を有している。
１ 燃料タンク
１０ 外壁
１１ 表皮層
１２ 外部本体層
１３ 外部接着剤層
１４ バリヤ層
１５ 内部接着剤層
１６ 内部本体層

Claims (6)

  1. 多層構成からなる合成樹脂層で本体が形成された外壁を有する自動車用燃料タンクにおいて、
    上記外壁は、少なくとも外側から順に、外部本体層、外部接着剤層、バリヤ層、内部接着剤層及び内部本体層から形成され、
    上記外部本体層及び上記内部本体層は、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を主材として形成され、該高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）は、
    （１）２３℃における弾性率が１１００〜１４００ＭＰａ、
    （２）６５℃における弾性率が３４０〜４３０ＭＰａ、
    （３）ＦｕｅｌＤに６５℃で２００時間浸漬後の２３℃における弾性率が４００〜５１０ＭＰａ、
    （４）−４０℃におけるシャルピー衝撃強度が７〜１４ｋＪ／ｍ２、
    （５）８０℃におけるフルノッチクリープテスト（ＦＮＣＴ）が５０〜３００ｈｒ、
    （６）１９０℃、２１．６ｋｇ荷重におけるメルトフローレート（ＭＲＦ）が４〜６（ｇ／１０分）、
    （７）２１０℃で溶融した試料を直径２．０９５ｍｍ、長さ８ｍｍのノズルから押出速度１５ｍｍ／分で押出し、引出速度７．５ｍ／分で引き取った時の張力としてのメルトテンションが１８〜２５ｇ、であり、
    上記外部接着剤層と内部接着剤層は、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）とバリヤ層の両方に接着性を有する合成樹脂で形成され、
    上記バリヤ層は、燃料油が透過しにくい合成樹脂で形成されたことを特徴とする自動車用燃料タンク。
  2. 上記外壁は、上記外部本体層の外側に、上記高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）で形成された表皮層を有する請求項１に記載の自動車用燃料タンク。
  3. 上記燃料タンクの上記外壁の全体の肉厚は、３．０〜５．０ｍｍであるの肉厚を有する請求項１又は請求項２に記載の自動車用燃料タンク。
  4. 上記バリヤ層は、エチレンビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）で形成された請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の自動車用燃料タンク。
  5. 上記外部本体層に、変性ポリエチレン又は軟質ポリエチレンを含有させた請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の自動車用燃料タンク。
  6. 上記燃料タンクの本体は、ブロー成形で形成された請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の自動車用燃料タンク。
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