JP2019136870A - 中空の樹脂成形体の製造方法及び燃料タンク - Google Patents

Abstract

【課題】熱可塑性樹脂による成形時間を短縮することを課題とする。【解決手段】金型１２の内部に、金型１２の型に対応する形状に成形済みのカバーＣを配置する配置工程と、カバーＣと対向するように、カバーＣと溶着可能なパリソン（熱可塑性樹脂）が、金型１２内に複数導入される導入工程と、パリソンの内部にエアを吹き込み、パリソンとカバーＣとを接触させることで、パリソンとカバーＣとを融着する成形工程と、金型１２が閉じられた状態でカバーＣ及びパリソンを冷却硬化させる冷却工程と、を有し、配置工程において、カバーＣは、パリソンが重なり合う箇所の少なくとも一部の周囲において、パリソンが金型１２に直接接触するよう露出している部分が存在することを特徴とする。【選択図】図３

Description

本発明は、熱可塑性樹脂によって成形される中空の樹脂成形体の製造方法及び燃料タンクの技術に関する。

熱可塑性樹脂（以下、適宜樹脂と称する）によって構成された自動車用の燃料タンクでは、タンク本体内の燃料が蒸発することで、タンク本体が膨張する現象が生じる。このようなタンク本体の膨張を抑えるため、繊維強化樹脂からなるカバーで、タンク本体の周囲を覆うことが行われている。

このようなカバーによってタンク本体の周囲が覆われる技術として、例えば、特許文献１や、特許文献２が開示されている。
特許文献１でも、特許文献２でも、金型に成形済みのカバーが配置された後、ブロー成形が行われている。このようにすることで、パリソンが金型に配置されているカバーに押し付けられることで、パリソン、すなわち、タンク本体の成形が行われる。また、高温のパリソンがカバーに押し付けられることで、カバーにおけるパリソンとの接触部分が融解し、カバーとタンク本体（パリソン）とを融着させることができる。これにより、燃料タンクの剛性を向上させることができる。

特開２００９−１０４８号公報 特許５６０８２８７号明細書

しかしながら、例えば、２枚のシート状のパリソンを使用するブロー成形の場合、２枚のパリソンが接合する箇所では、２枚のパリソンが重なり合うため、厚みが増してしまう。このようにパリソンの厚みがある箇所では冷却効率が下がる。すなわち、冷却が妨げられてしまう。このようにパリソンの厚みがある箇所にカバーが配置されていると、このカバーによって、さらに冷却効率が低下してしまう。すなわち、熱引きの時間が増大してしまう。
特許文献１及び特許文献２は、このような課題について記載していない。

このような背景に鑑みて本発明がなされたのであり、本発明は、熱可塑性樹脂による成形時間を短縮することを課題とする。

前記した課題を解決するため、本発明の一の手段は、金型の内部に、前記金型の型に対応する形状に成形済みのカバーを配置する配置工程と、前記カバーと対向するように、前記カバーと溶着可能な熱可塑性樹脂が、前記金型内に複数導入される導入工程と、前記熱可塑性樹脂の内部にエアを吹き込み、前記熱可塑性樹脂と前記カバーとを接触させることで、前記熱可塑性樹脂と前記カバーとを融着する成形工程と、前記金型が閉じられた状態で前記カバー及び前記熱可塑性樹脂を冷却硬化させる冷却工程と、を有し、前記配置工程において、前記カバーは、前記熱可塑性樹脂が重なり合う箇所の少なくとも一部の周辺において、前記熱可塑性樹脂が前記金型に直接接触するよう露出している部分が存在することを特徴とする。

さらに、本発明の他の手段は、熱可塑性樹脂からなるタンク本体と、前記タンク本体を覆うように配置され、熱によって前記タンク本体の表面と融着可能なカバーと、を備える燃料タンクであって、前記熱可塑性樹脂が重なり合う箇所の少なくとも一部の周辺において、前記熱可塑性樹脂が前記カバーから露出している箇所が存在することを特徴とする。
その他の解決手段については、実施形態中に適宜記載する。

本発明によれば、熱可塑性樹脂による成形時間を短縮することができる。

本実施形態に係る燃料タンクＦの例を示す斜視図（その１）である。 本実施形態に係る燃料タンクＦの例を示す斜視図（その２）である。 本実施形態に係る燃料タンクＦの断面模式図である。 金型１２内における燃料タンクＦの断面模式図を示す。 カバー配置工程を示す図である。 導入工程及びブロー成形工程を示す図（その１）である。 導入工程及びブロー成形工程を示す図（その２）である。 冷却工程を示す図である。 取出工程を示す図である。

次に、本発明を実施するための形態（「実施形態」という）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。

＜燃料タンクＦ＞
図１及び図２は、本実施形態に係る燃料タンクＦの例を示す斜視図である。
図１では、タンク本体Ｔと、カバーＣとを分けて示しており、図２では、タンク本体ＴにカバーＣが融着した状態を示している。
図１に示すように、樹脂成形体である燃料タンクＦは、タンク本体Ｔと、カバーＣとから構成される。カバーＣは、強化プラスチック等といった、タンク本体Ｔの外側表皮層３１に融着可能な繊維強化樹脂（熱可塑性樹脂）によって構成されている。ちなみに、図１及び図２において、タンク本体Ｔはドットで示している。

前記したように、カバーＣは、タンク本体Ｔ内の燃料の蒸発に伴うタンク本体Ｔの膨張を抑えるために設けられる。なお、図１では、タンク本体Ｔと、カバーＣとが分離しているが、実際には、図２に示すように、タンク本体Ｔと、カバーＣとは融着している。前記したように、タンク本体Ｔと、カバーＣとが融着することによって、剛性を上げることができる。なお、図１及び図２に示すように、カバーＣは、アッパーカバーＣａ及びロアーカバーＣｂを有している。

さらに、図２に示すように、燃料タンクＦには、強度を向上させるためのスタンドオフ部１００が２ヶ所設けられている。スタンドオフ部１００とは、上底面と下底面を外部から内方へ凹状に窪ませ、タンク本体Ｔの収納空間内でそれぞれを突き合わせたものである。このようなスタンドオフ部１００は、燃料タンクＦの剛性向上を目的として設けられている。
なお、タンク本体Ｔは、２枚のシート状のパリソン（熱可塑性樹脂）から成形されるものとする。

図２に示すように、カバーＣがタンク本体Ｔに融着している状態では、燃料タンクＦの周囲にタンク本体ＴがアッパーカバーＣａと、ロアーカバーＣｂとの間から露出しているピンチオフ部２００を有している。ピンチオフ部２００については後記する。なお、図２では、燃料タンクＦの全外周においてタンク本体Ｔが露出しているが、燃料タンクＦの外周の一部においてタンク本体Ｔが露出するような構成としてもよい。

＜断面模式図＞
図３は、本実施形態に係る燃料タンクＦの断面模式図である。また、図４は、金型１２内における燃料タンクＦの断面模式図である。
図３及び図４に示す燃料タンクＦは、図１及び図２に示す燃料タンクＦとは異なり、中央にスタンドオフ部１００を１つ有するものとする。また、燃料タンクＦは、その周囲にピンチオフ部２００を有している。
なお、図４において、図３と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
また、図３及び図４において、タンク本体Ｔにおける実線は２つのパリソンが合わさっている箇所を示しているが、実際には２つのパリソンは融着している状態である。

（スタンドオフ部１００）
ここで、スタンドオフ部１００における融着部１０１は、上底面のパリソン及び下底面のパリソンが重ね合わさっている部分である。
さらに、スタンドオフ部１００のタンク本体Ｔ内側には、パリソンが盛り上がって形成される盛り上がり部１０２が存在している。
このような、融着部１０１及び盛り上がり部１０２では、２つのパリソンが重なっているため、タンク本体Ｔにおける、その他の箇所よりも厚みが増している。ゆえに、冷却効率が低い。そして、このような融着部１０１及びピンチオフ部２００がカバーＣで覆われていると、さらに冷却効率が低下してしまう。

本実施形態では、図３に示すように、融着部１０１及び盛り上がり部１０２の周辺がカバーＣで覆われないようにしている。このようにすることで、図４に示すように、厚みのある融着部１０１及び盛り上がり部１０２は、カバーＣを介さずに、金型１２に直接触れていることになる。これにより、融着部１０１及び盛り上がり部１０２の熱が金型１２へ直接逃げていく（白抜矢印）。従って、融着部１０１及び盛り上がり部１０２の冷却を促進することができる。

（ピンチオフ部２００）
また、図３に示すように、ピンチオフ部２００では、２つのパリソンが重なりあっているため、タンク本体Ｔにおける、その他の箇所より厚みが増している。スタンドオフ部１００と同様、このようなピンチオフ部２００は、冷却効率が低い。そして、このようなピンチオフ部２００がカバーＣで覆われていると、さらに冷却効率が低下してしまう。

そこで、図３に示すように、ピンチオフ部２００の周辺にカバーＣが配置されないようにしている。このようにすることで、図４に示すように、厚みのあるピンチオフ部２００は、カバーＣを介さずに、金型１２に直接触れていることになる。これにより、ピンチオフ部２００の熱が金型１２へ直接逃げていく（白抜矢印）。従って、ピンチオフ部２００の冷却を促進することができる。

なお、図３に示すように、ピンチオフ部２００の中央から、一方のカバーＣ端までの長さｄは、例えば、１０ｍｍである。しかし、この値に限らず、少なくとも厚みの増している範囲がカバーＣで覆われないようにすればよい。スタンドオフ部１００でも同様である。また、スタンドオフ部１００、ピンチオフ部２００でｄが異なってもよい。

なお、本実施形態では、スタンドオフ部１００や、ピンチオフ部２００がカバーＣで覆われないようにしているが、少なくともカバーＣが露出している箇所が存在するようにすればよい。換言すると、金型１２にパリソンが直接接触する箇所が存在すればよい。例えば、スタンドオフ部１００や、ピンチオフ部２００の周辺が、まだら状に穴が開いているカバーＣで覆われるようにしてもよい。

なお、前記したように、カバーＣは、タンク本体Ｔ内の燃料の蒸発に伴うタンク本体Ｔの膨張を抑えるために設けられる。しかしながら、前記したように、スタンドオフ部１００や、ピンチオフ部２００は、タンク本体Ｔにおける、その他の箇所より厚みが増している。従って、スタンドオフ部１００や、ピンチオフ部２００は、カバーＣで覆われていなくても、燃料の蒸発に伴うタンク本体Ｔの膨張を抑えることができる。

（燃料タンクＦの成形手順）
次に、図５〜図９を参照して、本実施形態で行われる燃料タンクＦの成形手順を説明する。
図５〜図９において、ブロー成形装置１は、ダイス１１、金型１２、エアピン１３を有している。
ダイス１１は、図示しない押出装置から押し出されたパリソンＰ（熱可塑性樹脂；図６参照）を、例えば２枚のシート状にして金型１２のキャビティ内へ吐出する。パリソンＰの温度は、１６０℃〜１９０℃、好ましくは、１８０℃〜１９０℃である。

図示しないエア供給装置は、エアピン１３を介して、パリソンＰの内側に圧縮エアを供給する。この結果、パリソンＰが膨張する。膨張したパリソンＰが金型１２に押し当てられることで、樹脂製のタンク本体Ｔが成形される（ブロー成形）。
なお、図５〜図９では、タンク本体Ｔ（図２参照）及びカバーＣが、縦方向に配置されている。

＜カバー配置工程＞
図５は、カバー配置工程を示す図である。
まず、図５に示すように、金型１２の内側に予め成形済みのカバーＣが配置される。カバーＣは、成形されるタンク本体Ｔの外形と同じ形状を有している（金型１２の型に対応する形状を有している）。すなわち、カバーＣは、金型１２に嵌合した状態となっている。カバーＣの配置は、図示しないマニピュレータ等で行われてもよいし、手作業で行われてもよい。

＜導入工程及びブロー成形工程＞
図６及び図７は、導入工程及びブロー成形工程を示す図である。
図６に示すように、融解状態のパリソンＰがダイス１１から、例えば、２枚のシート状に吐出される（導入工程）。また、この導入工程とともに、左右の金型１２が吐出されているパリソンＰを挟み込む挟み工程が開始される。この挟み込み工程と同時に、エアピン１３を介して、パリソンＰ内部に圧縮エアが供給される（実線矢印）ブロー成形工程が行われる。これにより、パリソンＰが膨張し、膨張したパリソンＰは金型１２（カバーＣ）に押し付けられる（図７参照）。なお、ここでは、２枚のシート状のパリソンＰが吐出されているが、３枚以上のシート状のパリソンＰが吐出されてもよく、１枚の筒状のパリソンＰが吐出されてもよい。また、１枚のシート状のパリソンＰが筒状に吐出されてもよい。
ちなみに、この時点での金型１２の温度は常温（およそ２６℃）である。

図７は、挟み込み工程が完了したブロー成形工程を示す図である。
図７に示すように、挟み込み工程が完了することによって、パリソンＰの上下が閉じられる。図７に示すように、挟み込み完了後も、エアピン１３を介して、パリソンＰの内部に圧縮エアが所定時間供給される（実線矢印）。なお、図７では、パリソンＰ内部の空洞部分はスタンドオフ部１００によって仕切られているように見えるが、図１に示すように、実際にはスタンドオフ部１００の周囲を介して連続している。従って、図７のように一方の空洞にエアを供給すれば、他方の空洞にもエアが供給される。

パリソンＰと、カバーＣとが接すると、パリソンＰの熱によって、カバーＣのうち、パリソンＰに接する部分が融解する。この結果、タンク本体Ｔ（パリソンＰ）と、カバーＣとが融着する。なお、カバーＣを構成する強化プラスチックの融点は１３０℃である。 なお、このブロー成形工程は、次の冷却工程も兼ねている。

＜冷却工程＞
図８は、冷却工程を示す図である。
ブロー成形工程では、圧縮エアが所定時間供給されたのち、圧縮エアの供給が停止する。そして、エアピン１３が下降することにより、エアピン１３がパリソンＰの外に配置される。なお、エアピン１３によるタンク本体Ｔの孔は、パリソンＰが柔らかい状態のため、自然と閉じる。このとき、スタンドオフ部１００や、ピンチオフ部２００は金型１２に直接接触しているため、パリソンＰの熱引きが促進され、冷却時間を短縮することができる。
そして、図８に示すように、この状態がしばらく保たれることにより、パリソンＰの冷却が行われる。なお、冷却は、常温で行われてもよいし、吸引孔１４とは別に金型１２に設けられる、図示しない冷却孔を介して、冷却エアが、カバーＣ外側に吹きつけられることで行われてもよい。

なお、ここでは、圧縮エアが所定時間供給されたのち、圧縮エアの供給が停止し、冷却工程が開始されるものとしたが、ブロー成形工程と、冷却工程とが同時に行われてもよい。つまり、パリソンＰ（タンク本体Ｔ）及びカバーＣの冷却が完了するまで、圧縮エアが供給され続けてもよい。

＜取出工程＞
図９は、取出工程を示す図である。
所定時間が経過し、カバーＣの表面温度が、およそ７０℃以下になると、図９の白抜矢印方向に金型１２が開くことにより、燃料タンクＦ（カバーＣ＋タンク本体Ｔ）が取り出される。

前記したように、スタンドオフ部１００や、ピンチオフ部２００では、一方の金型１２側に成形されるパリソンＰと、他方の金型１２側に成形されるパリソンＰとが重なり合う箇所がある。つまり、このような場所では、パリソンＰの厚みが増すので、パリソンＰの冷却が進まない。さらに、このような箇所にカバーＣが存在すると、カバーＣの厚みも加わってしまうので、さらに冷却が進まない。また、カバーＣ自体も断熱効果を有するため、冷却効率が低下してしまう。
カバーＣを、パリソンＰが重なり合う箇所に配置しない構成とすることで、パリソンＰの厚みが増している箇所が金型１２に直接接触する。このようにすることで、パリソンＰの熱引きが促進され、冷却時間を短縮することができる。これにより、燃料タンクＦの製造時間を短縮することができる。

また、カバーＣが存在しない箇所があることで、パリソンＰによる燃料タンクＦを軽量化、かつ、低コスト化することができる。
さらに、本実施形態では、カバーＣが存在しない箇所が、スタンドオフ部１００や、ピンチオフ部２００である。これによって、金型１２の構造上、ブロー成形において複数のパリソンＰが重なり合う箇所にカバーＣが存在しないようにすることができる。
特に、燃料タンクＦに適用されることで、カバーＣによるタンク本体Ｔの膨張を抑えつつ、燃料タンクＦの軽量化及び低コスト化を実現することができる。加えて、パリソンＰ同士が重なり合っている箇所では、タンク本体Ｔ表面の厚みが厚くなっている。このため、カバーＣがなくてもタンク本体Ｔの膨張を抑制することができる。

図３に示すように、本実施形態では、アッパーカバーＣａ側及びロアーカバーＣｂ側の両方にタンク本体Ｔが露出している部分を有している。しかしながら、これに限らず、アッパーカバーＣａ側及びロアーカバーＣｂ側のどちらか一方でタンク本体Ｔが露出しているようにしてもよい。また、図３に示すように、本実施形態では、スタンドオフ部１００及びピンチオフ部２００の両方にタンク本体Ｔが露出している部分を有している。しかしながら、これに限らず、スタンドオフ部１００及びピンチオフ部２００のどちらか一方でタンク本体Ｔが露出するようにしてもよい。

また、金型１２に金型１２内のエアを吸引するための吸引孔が設けられていてもよい。そして、カバーＣが金型１２に配置される際に、吸引孔からエアが吸引されることで、カバーＣが金型１２に吸引固定されるようにしてもよい。

１ ブロー成形装置
１１ ダイス
１２ 金型
１３ エアピン
１００ スタンドオフ部
１０１ 融着部
１０２ 盛り上がり部
２００ ピンチオフ部
Ｃ カバー
Ｆ 燃料タンク（樹脂成形体）
Ｐ パリソン（熱可塑性樹脂）
Ｔ タンク本体

Claims (7)

1. 金型の内部に、前記金型の型に対応する形状に成形済みのカバーを配置する配置工程と、
   前記カバーと対向するように、前記カバーと溶着可能な熱可塑性樹脂が、前記金型内に複数導入される導入工程と、
   前記熱可塑性樹脂の内部にエアを吹き込み、前記熱可塑性樹脂と前記カバーとを接触させることで、前記熱可塑性樹脂と前記カバーとを融着する成形工程と、
   前記金型が閉じられた状態で前記カバー及び前記熱可塑性樹脂を冷却硬化させる冷却工程と、
   を有し、
   前記配置工程において、前記カバーは、
   前記熱可塑性樹脂が重なり合う箇所の少なくとも一部の周辺において、前記熱可塑性樹脂が前記金型に直接接触するよう露出している部分が存在する
   ことを特徴とする中空の樹脂成形体の製造方法。
2. 前記金型は、少なくとも２つ存在し、
   前記熱可塑性樹脂が重なり合う箇所とは、
   前記金型のパーティングライン上に形成されるピンチオフ部である。
   ことを特徴とする請求項１に記載の中空の樹脂成形体の製造方法。
3. 前記熱可塑性樹脂が重なり合う箇所とは、前記熱可塑性樹脂の一方の面と他方の面とを外部から内方へ凹状に窪ませ、前記熱可塑性樹脂で形成される内部空間で、それぞれの面を突き合わせたスタンドオフ部の融着部周辺である
   ことを特徴とする請求項１に記載の中空の樹脂成形体の製造方法。
4. 前記熱可塑性樹脂で成形される樹脂成形体は燃料タンクである
   ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の中空の樹脂成形体の製造方法。
5. 熱可塑性樹脂からなるタンク本体と、
   前記タンク本体を覆うように配置され、熱によって前記タンク本体の表面と融着可能なカバーと、
   を備える燃料タンクであって、
   前記熱可塑性樹脂が重なり合う箇所の少なくとも一部の周辺において、前記熱可塑性樹脂が前記カバーから露出している箇所が存在する
   ことを特徴とする燃料タンク。
6. 前記熱可塑性樹脂が重なり合う箇所とは、金型のピンチオフによって生じるピンチオフ部である
   ことを特徴とする請求項５に記載の燃料タンク。
7. 前記熱可塑性樹脂が重なり合う箇所とは、前記タンク本体の上底面と下底面とを外部から内方へ凹状に窪ませ、前記タンク本体の内部空間でそれぞれを突き合わせたスタンドオフ部の融着部周辺である
   ことを特徴とする請求項５に記載の燃料タンク。

Images