JP2016215378A - ブロー成形品の繊維強化シート取付方法 - Google Patents

Abstract

【課題】設備が簡単で、製造時間も短くすることができるブロー成形品の繊維強化シート取付方法を提供する。【解決手段】ブロー成形金型４０により合成樹脂で形成されたブロー成形品１の外壁１０に繊維強化シート１７を取付けるブロー成形品１の繊維強化シート取付方法において、ブロー成形品１を成形するパリソン８をダイコア２２から押出した後に、所定寸法の繊維強化シート１７を溶融状態のパリソン８の所定箇所に押圧して溶着させる。繊維強化シート１７が溶着したパリソン８をブロー成形金型４０のキャビティー内の置き、ブロー成形を行う。【選択図】図６

Description

本発明は、熱可塑性合成樹脂製の燃料タンク等のブロー成形品に繊維強化シートを取付ける取付方法に関するものである。

従来、ブロー成形品である自動車用の燃料タンク等の合成樹脂製のタンクを成形するものとして、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。図１０に示すように、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８を円筒状にしてノズル９から下方へ押出して、そのパリソン８をブロー成形金型１２０で挟みパリソン８中に空気を吹き込み、ブロー成形品である自動車用燃料タンク等を製造していた（例えば、特許文献１参照）。

燃料タンク等のタンクにおいては、取付けされる車体等の形状に合わせるため、タンク自体の剛性を強化するため、或いはタンクに取付ける部品等のために、その外壁の部分の強度を向上させる必要があった。
このためには、タンクの外壁の肉厚を厚くすることも考えられるが、タンク全体の重量が増加して、車両の軽量化の要請に反することとなる。

そのため、図１１に示すように、燃料タンク２０１の外壁２１０の一部に繊維強化シート２１７を溶着したものがある（例えば、特許文献２参照）。
この場合には、パリソンからブロー成形したブロー成形品である燃料タンク２０１を一旦ブロー成形金型内で冷却して取出した後に、赤外線ヒータ２２０で燃料タンク２０１の外壁２１０と繊維強化シート２１７を加熱して溶融し、繊維強化シート２１７を外壁２１０に押圧して溶着している。

このため、燃料タンク２０１の外壁２１０の加熱工程が、ブロー成形工程の次に必要であるとともに、繊維強化シート２１７の加熱工程も別に必要となる。従って、工程が複雑となり、赤外線ヒータ等の設備多くなり、成形時間も長くなる。

特開２０１１−１６８０７２号公報 特開２０１３−５２２０６６号公報

そのため、本発明は、設備が簡単で、製造時間も短くすることができるブロー成形品の繊維強化シート取付方法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、ブロー成形金型により合成樹脂で形成されたブロー成形品の外壁に繊維強化シートを取付けるブロー成形品の繊維強化シート取付方法において、
ブロー成形品を成形するパリソンをダイコアから押出した後に、所定寸法の繊維強化シートを溶融状態のパリソンの所定箇所に押圧して溶着させ、
繊維強化シートが溶着したパリソンをブロー成形金型のキャビティー内に置き、ブロー成形を行うブロー成形品の繊維強化シート取付方法である。

請求項１の本発明では、ブロー成形金型により合成樹脂で形成されたブロー成形品の外壁に繊維強化シートを取付けるブロー成形品の繊維強化シート取付方法において、ブロー成形品を成形するパリソンをダイコアから押出した後に、所定寸法の繊維強化シートを溶融状態のパリソンの所定箇所に押圧して溶着させる。このため、ダイコアから押出したパリソンは溶融状態にあり、繊維強化シートを押圧することにより、パリソンを加熱することなく、容易に繊維強化シートがパリソンに溶着することができる。

繊維強化シートが溶着したパリソンをブロー成形金型のキャビティー内に置き、ブロー成形を行うため、ブロー成形されたブロー成形品の外壁の所定の箇所に、ブロー成形と同時に、繊維強化シートを溶着させることができる。そのため、ブロー成形品の強度が必要な部分に、加熱等の追加の工程を必要とすることなく、繊維強化シートを取付けることができる。

請求項２の本発明は、繊維強化シートは、ローラーによりパリソンの形状に適合するように湾曲させて、パリソンに押圧して溶着されるブロー成形品の繊維強化シート取付方法である。

請求項２の本発明では、繊維強化シートは、ローラーによりパリソンの形状に適合するように湾曲させて、パリソンに押圧して溶着される。このため、繊維強化シートは、パリソンの形状に沿って表面に当接されることができ、繊維強化シートが確実にパリソンに溶着されることができる。

請求項３の本発明は、繊維強化シートは、溶着されるパリソンの付近で所定寸法に切断されて溶着されるブロー成形品の繊維強化シート取付方法である。

請求項３の本発明では、繊維強化シートは、溶着されるパリソンの付近で所定寸法に切断されて溶着される。このため、長尺の繊維強化シートを所定の長さ分だけ、連続的に、確実にパリソンに溶着させることができる。また、切断された複数の繊維強化シートをパリソンの上下方向に溶着させることができるため、ブロー成形品の所定の箇所に繊維強化シートを適切に取付けることができる。

請求項４の本発明は、繊維強化シートは、パリソンに押圧される前に加熱されるブロー成形品の繊維強化シート取付方法である。

請求項４の本発明では、繊維強化シートは、パリソンに押圧される前に加熱されるため、溶融しているパリソンと確実に溶融して、ブロー成形品の表面に強固に溶着されることができる。

請求項５の本発明は、繊維強化シートは、ガラス繊維強化シート又は炭素繊維強化シートであるブロー成形品の繊維強化シート取付方法である。

請求項５の本発明では、繊維強化シートは、ガラス繊維強化シート又は炭素繊維強化シートであるため、補強効果が大きく、耐久性に優れている。また重量も軽く、繊維強化シートによるブロー成形品の重量増加が少ない。

請求項６の本発明は、パリソンは、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）又は高密度ポリエチレン樹脂（ＨＤＰＥ）を主体とした合成樹脂であり、繊維強化シートは、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）又は高密度ポリエチレン樹脂（ＨＤＰＥ）を主体とした合成樹脂に炭素繊維又はガラス繊維を混入したブロー成形品の繊維強化シート取付方法である。

請求項６の本発明では、パリソンは、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）又は高密度ポリエチレン樹脂（ＨＤＰＥ）を主体とした合成樹脂であり、繊維強化シートは、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）又は高密度ポリエチレン樹脂（ＨＤＰＥ）を主体とした合成樹脂に炭素繊維又はガラス繊維を混入した。このため、繊維強化シートとパリソンは同種の材料であるため、溶着力が強く、確実に補強効果を奏することができる。高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）は強度が大きく、耐久性が強いため、剛性の大きな、耐久性に優れたブロー成形品を得ることができる。炭素繊維又はガラス繊維は、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）又は高密度ポリエチレン樹脂（ＨＤＰＥ）を主体とした合成樹脂に混入されて、補強効果を奏することができる。

請求項７の本発明は、ブロー成形品は、自動車用の燃料タンクであるブロー成形品の繊維強化シート取付方法である。

請求項７の本発明では、ブロー成形品は、自動車用の燃料タンクであるため、燃料タンクが取付けられる車体の形状に合わせて、或いは、燃料タンクに取付けられる内蔵部品、ホースやキャップ等の取付場所に合わせて、所定箇所に繊維強化シートを溶着して、必要な強度を有する燃料タンクを成形することができる。

繊維強化シートを押圧することにより、パリソンを加熱することなく、容易に繊維強化シートがパリソンに溶着することができる。
繊維強化シートが溶着したパリソンをブロー成形金型のキャビティー内の置き、ブロー成形を行うため、ブロー成形されたブロー成形品の外壁の所定の箇所に、ブロー成形と同時に、ブロー成形品の強度が必要な部分に、加熱等の追加の工程を必要とすることなく、繊維強化シートを取付けることができる。

本発明の実施の形態で使用する繊維強化シートを溶着する燃料タンクの斜視図である。 本発明の実施の形態で使用する繊維強化シートを溶着する燃料タンクの外壁の拡大断面図である。 本発明の実施の形態で使用するブロー成形機に繊維強化シート取付装置を取付けた状態の斜視図である。 本発明の実施の形態で使用する繊維強化シート取付装置で、パリソンに繊維強化シートを溶着するときに湾曲状態の繊維強化シートの正面図である。 本発明の実施の形態で使用する繊維強化シート取付装置で、パリソンに繊維強化シートを溶着するときに湾曲状態の繊維強化シートの側面図である。 本発明の実施の形態で使用する繊維強化シートを溶着する繊維強化シート取付装置の正面図である。 本発明の実施の形態で使用するパリソンを押出ヘッドから押出して、切断した状態の斜視図である。 本発明の実施の形態で使用するブロー成形金型を開いて、パリソンを間においた状態の断面図である。 本発明の実施の形態で使用するブロー成形金型を閉じて、パリソンをブロー成形した状態の断面図である。 従来のブロー成形金型を開いて、パリソンを間においた状態の断面図である。 従来の燃料タンクに繊維強化シートを溶着する工程を示す正面図である。

本発明の実施の形態であるブロー成形金型により合成樹脂で形成されたブロー成形品の外壁に繊維強化シート１７を取付ける方法について、自動車用の燃料タンク１に繊維強化シート１７を溶着する方法を例にとり説明する。本発明のブロー成形品の外壁に繊維強化シート１７を取付ける方法は、合成樹脂製の燃料タンク以外であっても、ブロー成形で形成される合成樹脂製のブロー成形品についても、広く使用することができる。

図１に示すように、本発明の実施の形態でブロー成形される燃料タンク１は、車体のフロアパネルの下面等に取付けられ、その下面の形状に応じて凹凸が設けられるとともに、燃料タンク１は、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。
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。これらのため、燃料タンク１の外壁１０は、場所により必要とされる強度が異なっている。

この燃料タンク１の外壁１０に、剛性を向上させるために繊維強化シート１７が溶着される。繊維強化シート１７は、燃料タンク１の外壁１０に溶着されるため、外壁１０と相溶性のよい材料が使用される。たとえば、後述するように、燃料タンク１の外壁１０の最外面が高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を主体とする合成樹脂やポリエチレンで形成されている場合には、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）や高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を主体とする合成樹脂に炭素繊維やガラス繊維が強化繊維として混入されたシートを使用することが好ましい。

繊維強化シート１７が、炭素繊維やガラス繊維が強化繊維として混入されたシートである場合には、補強効果が大きく、使用時の耐久性に優れているため、長期間に亘り燃料タンク１の補強効果を維持することができる。また、強化繊維の重量も軽く、繊維強化シート１７による燃料タンク１の重量増加が少なく、車両の軽量化に貢献することができる。
繊維強化シート１７は、燃料タンク１の外壁１０の強度が必要な部分に溶着されるため、燃料タンク１の外壁１０に複数個設けることができる。

本発明の燃料タンク１は、図８と図９に示すように、パリソン８がブロー成形金型４０を使用して、ブロー成形で形成される。そして、図２に示すように、燃料タンク１の外壁１０は、多層のパリソン８で形成することが好ましいが、１層のパリソン８でも成形することができる。多層の外壁１０の場合は、外側から順に表皮層１１、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。本実施の形態の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８が使用される。なお、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と内部本体層１６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、ポリエチレン樹脂、ポリアミド樹脂又はポリエステル樹脂で形成される。このため、表皮層１１と内部本体層１６は、充分な剛性を有することができ、燃料と接触してもその剛性が低下することがなく、燃料タンクの強度を大きくし、耐衝撃性も確保することができる。この場合に、上述のように繊維強化シート１７と溶着しやすい合成樹脂を使用する。

また、剛性の大きい表皮層１１で本体層１２を覆うことができ、剛性の低い本体層１２を保護することができる。表皮層１１は、カーボンブラック等の黒色顔料を含有させることができる。ポリエチレン樹脂としては、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）又は高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を主体とした合成樹脂から形成されることが好ましい。
なお、燃料タンク１以外のタンクでは、その用途に応じて適宜合成樹脂の種類を選択して使用することができる。

次に、本発明の実施の形態で使用するブロー成形機２０と繊維強化シート取付装置３０について、図３と図６に基づき説明する。
ブロー成形機２０は、押出ヘッド２１とダイコア２２を有して、押出ヘッド２１とダイコア２２を連通するパリソン流路２３が形成されている。ブロー成形機２０に設けられた押出シリンダ（図示せず）から押出された溶融樹脂は、パリソン８としてパリソン流路２３を通りダイコア２２から押出される。

ダイコア２２の付近には、繊維強化シート１７をパリソン８に溶着させる繊維強化シート取付装置３０が取付けられている。繊維強化シート取付装置３０は、押出ヘッド２１付近に設けられた成形機保持台２４に取付けられている。繊維強化シート取付装置３０は、繊維強化シート１７をパリソン８の周囲に複数個取付ける場合には、ブロー成形機２０に複数台設けることができる。

図６に示すように、繊維強化シート取付装置３０は、平板状の成形機取付台座３１を有し、成形機取付台座３１の上面に成形機取付柱３２が複数本設けられている。成形機取付柱３２が成形機保持台２４に取付けられて、繊維強化シート取付装置３０がブロー成形機２０に取付けられている。

成形機取付台座３１の下方には、平板状のロール取付台座３３が設けられて、成形機取付台座３１にロール取付台座３３は、ロール取付柱３１ａにより取付けられている。
ロール取付台座３３には、繊維強化シート１７がロール状に巻き取られた繊維強化シートロール３４が、繊維強化シートロール回転軸３５により取付けられている。繊維強化シートロール回転軸３５は、ロール取付台座３３に回動自在に取付けられている。

繊維強化シートロール３４の周囲には、複数個のヒータ３６が取付けられている。
さらに、成形機取付台座３１とロール取付台座３３の間には、第１ローラー３７ａと第２ローラー３７ｂが取付けられている。第１ローラー３７ａと第２ローラー３７ｂにより繊維強化シートロール３４から繊維強化シート１７を挟持して、引き出すことができる。

第１ローラー３７ａと繊維強化シートロール３４の間に２個の対向するヒータ３６，３６が設けられて、その間を繊維強化シート１７が移動して、加熱される。
第１ローラー３７ａと第２ローラー３７ｂの間にカッター３８が設けられて、繊維強化シートロール３４から引き出された繊維強化シート１７を所定の長さに切断することができる。

切断された繊維強化シート１７を挟持して、繊維強化シート１７をパリソン８に押圧できるように、第２ローラー３７ｂは、繊維強化シート１７が移動する前後方向（図６の矢印で示す。）に移動することができる。カッター３８により切断された繊維強化シート１７を、パリソン８の流れに沿って、縦方向に複数本取付けることができる。

ロール取付台座３３の下面でパリソン８に近接する先端部に第３ローラー３７ｃが設けられている。第３ローラー３７ｃによりパリソン８に当接された所定の長さの繊維強化シート１７がパリソン８にさらに押圧されることができ、確実に溶着されることができる。繊維強化シート１７が溶着されたパリソン８は、図７に示すように、ダイコア２２の付近に取付けられたパリソンカッター２５により切断される。

本実施の形態では、パリソン８は円筒形に押出されるので、繊維強化シート１７は、図４と図５に示すように、ガイドローラー３９によりパリソン８の形状に適合するように湾曲させて、パリソン８に押圧して溶着される。このため、繊維強化シート１７は、パリソン８の形状に沿って表面に当接されることができ、繊維強化シート１７が確実にパリソン８に溶着されることができる。

次に、ブロー成形品である自動車用の燃料タンク１に、繊維強化シート１７の取付方法について説明する。
まず、図３と図６に示すように、ダイコア２２からパリソン８を押出する。パリソン８は、上述のように多層でも単層でもいずれのパリソン８も使用することができる。本実施の形態では、多層のパリソン８を使用し、その最外層は高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）のものを使用している。

ダイコア２２から押出されたパリソン８に繊維強化シート取付装置３０を使用して繊維強化シート１７を溶着させる。
第１ローラー３７ａと第２ローラー３７ｂを使用して繊維強化シートロール３４から繊維強化シート１７を引き出して、カッター３８により所定の寸法に切断して、第２ローラー３７ｂと第３ローラー３７ｃにより繊維強化シート１７をパリソン８に押圧して溶着する。

図３に示すように、パリソン８が円筒状に湾曲している場合には、図４と図５に示すように、繊維強化シート１７をガイドローラー３９により湾曲させて、パリソン８に押圧して溶着する。
なお、パリソン８は円筒状に押出されたものを２枚に切断して、平板状にしてその平板状のパリソン８に繊維強化シート１７を溶着することができる。

本実施の形態では、２個のガイドローラー３９を使用して、平板状の繊維強化シート１７を湾曲させて、パリソン８の湾曲面に適合するように湾曲させる。このため、繊維強化シート１７を全面的にパリソン８の表面に当接させることができ、繊維強化シート１７が確実にパリソン８に溶着されることができる。

このとき、パリソン８は、ダイコア２２から押出された直後であり溶融状態にある。また、繊維強化シート１７は、ヒータ３６により加熱されており、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）等の同種の材料であるため、繊維強化シート１７はパリソン８と確実に溶着することができる。

繊維強化シート１７は所定の長さが第１ローラー３７ａと第２ローラー３７ｂにより送り出された後に、カッター３８で切断される。これにより、長尺の繊維強化シートロール３４から所定の長さ分だけ、繊維強化シート１７を連続的に取出すことができる。燃料タンク１の異なる箇所に長さの異なる繊維強化シート１７を確実にパリソン８に溶着させることができる。また、異なる大きさの燃料タンク１にも、長さの異なる繊維強化シート１７を確実にパリソン８に溶着させることができる。

繊維強化シート１７が溶着されたパリソン８は、図７に示すようにパリソンカッター２５によりダイコア２２付近で切断される。切断されたパリソン８は図８に示すように、繊維強化シート１７とともに、ブロー成形金型４０の位置に移送される。

そのとき、図８に示すように、ブロー成形金型４０を開いて、右分割型４１と左分割型４２の間にパリソン８を移動させる。そして、ブロー成形金型４０の上側と下側に設けた上ピンチ板４３と下ピンチ板４４をスライドさせて、パリソン８の上端と下端を挟持する。

その後、図９に示すように、ブロー成形金型４０の右分割型４１と左分割型４２を閉じて、パリソン８の上端と下端を右分割型４１と左分割型４２で挟持するとともに、ブロー吹込口４５から空気を吹き込み、キャビティー面にパリソン８を密着させる。そして、パリソン８を冷却して成形を終了する。

パリソン８の表面には、所定の箇所に繊維強化シート１７が溶着されているため、成形された燃料タンク１の外壁１０の外面には、必要な場所に、１個又は複数個の繊維強化シート１７が溶着されている。したがって、燃料タンク１の外壁１０の肉厚を増加させることなく、燃料タンク１の必要な部分の強度を向上させることができる。

１ 燃料タンク
８ パリソン
１７ 繊維強化シート
２０ ブロー成形機
３０ 繊維強化シート取付装置

Claims (7)

1. ブロー成形金型により合成樹脂で形成されたブロー成形品の外壁に繊維強化シートを取付けるブロー成形品の繊維強化シート取付方法において、
   上記ブロー成形品を成形するパリソンをダイコアから押出した後に、所定寸法の上記繊維強化シートを溶融状態の上記パリソンの所定箇所に押圧して溶着させ、
   上記繊維強化シートが溶着した上記パリソンを上記ブロー成形金型のキャビティー内に置き、ブロー成形を行うブロー成形品の繊維強化シート取付方法。
2. 上記繊維強化シートは、ローラーにより上記パリソンの形状に適合するように湾曲させて、上記パリソンに押圧して溶着される請求項１に記載のブロー成形品の繊維強化シート取付方法。
3. 上記繊維強化シートは、溶着される上記パリソンの付近で所定寸法に切断されて溶着される請求項１又は請求項２に記載のブロー成形品の繊維強化シート取付方法。
4. 上記繊維強化シートは、上記パリソンに押圧される前に加熱される請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のブロー成形品の繊維強化シート取付方法。
5. 上記繊維強化シートは、ガラス繊維強化シート又は炭素繊維強化シートである請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のブロー成形品の繊維強化シート取付方法。
6. 上記パリソンは、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）又は高密度ポリエチレン樹脂（ＨＤＰＥ）を主体とした合成樹脂であり、上記繊維強化シートは、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）又は高密度ポリエチレン樹脂（ＨＤＰＥ）を主体とした合成樹脂に炭素繊維又はガラス繊維を混入した請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のブロー成形品の繊維強化シート取付方法。
7. 上記ブロー成形品は、自動車用の燃料タンクである請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のブロー成形品の繊維強化シート取付方法。