JP4470150B2

JP4470150B2 - 燃料封入容器用溶着部品

Info

Publication number: JP4470150B2
Application number: JP2003421396A
Authority: JP
Inventors: 秀樹縣; 宏熊谷; 浩明姫木
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2003-12-18
Filing date: 2003-12-18
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2023-12-18
Also published as: JP2005178529A

Description

本発明は、燃料タンク等の燃料封入容器に燃料チューブ類を連結するのに用いるロールオーバーバルブやフューエルインレットチェックバルブなどの燃料封入容器用溶着部品に関するものである。

従来より、樹脂製燃料タンク等の燃料封入容器は、耐燃料性、耐衝撃性、成形性及び価格等の面から高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を主な材料としてブロー成形により製造するのが一般的である。また、近年の燃料封入容器では、エチレン・ビニルアルコール共重合体樹脂やナイロン樹脂でバリア層を形成し、このバリア層に対して接着層を介して高密度ポリエチレンを接着した多層構造を採用したものがある。

一方、燃料封入容器に取付ける溶着部品は、熱板等を用いた簡便な溶着作業によって燃料封入容器と接着できるものとして、燃料封入容器と同一種又は類似種の樹脂を材料としたものが一般的であり、高密度ポリエチレン又は変性ポリオレフィン等を材料として形成したものが広く用いられている。
特開２０００−８９８１号公報

しかしながら、上記したような従来の封入容器用溶着部品にあっては、燃料の耐透過性が必ずしも充分ではないという問題点があり、このような問題点を解決することが課題であった。

本発明者らは、燃料タンク等の燃料封入容器と他部品との間において、パイプやチューブ等を介して燃料を流通させるために燃料封入容器に取付ける樹脂製の溶着部品、具体的にはロールオーバーバルブやフューエルインレットバルブといった溶着部品に対して鋭意検討を重ねた結果、燃料封入容器と溶着部品との接合部や、溶着部品とこれに嵌合する連結部品との界面からの燃料透過を著しく減少させ、しかも燃料封入容器との高い溶着強度をもたらす溶着部品を完成するに至った。

すなわち、本発明は、燃料封入容器に溶着接合される環状の溶着部と、溶着部に同軸状に連続する管状部を備えた樹脂製の溶着部品であって、溶着部が、マレイン酸変性ポリエチレン樹脂を主成分とする材料で形成してあると共に、管状部が、８０℃以上にガラス転移点を有し且つ３２０℃以下に融点を有する非強化の半芳香族ポリアミド樹脂を主成分とする材料で形成してあることを特徴としている。

本発明の燃料封入容器用溶着部品は、溶着部と管状部を有する溶着部品において、溶着部にマレイン酸変性ポリエチレン樹脂を主成分とする材料を用いると共に、管状部に非強化の半芳香族ポリアミド樹脂を主成分とする材料を用いたことから、燃料の耐透過性を高めることができ、燃料の耐透過性及び燃料封入容器との溶着強度の両立を達成することができると共に、このような溶着部品を安価に提供することができる。

以下、図面に基づいて、本発明の燃料封入容器用溶着部品の実施形態を説明する。
図１に示す燃料封入容器用溶着部品（以下、『溶着部品』とする）Ｂ１は、図中に仮想線で示す燃料封入容器Ｔに溶着接合される環状の溶着部１と、溶着部１に同軸状態で連続する締結用の管状部２を備えている。溶着部１は、その上面に凸部１ａを有している。管状部２は、基端部にフランジ部２ａを有すると共に、フランジ部２ａの外周部近傍の下側に凹部２ｂを有し、先端部近傍の外側に、樹脂チューブ等の図示しない連結部品を嵌合した際に抜け止めとして機能する係合部２ｃを有している。そして、溶着部１と管状部２は、凸部１ａと凹部２ｂを係合した状態にして一体化してある。

上記の溶着部品Ｂ１において、溶着部１は、マレイン酸変性ポリエチレン樹脂を主成分とする材料（樹脂Ａ）で形成してある。これに対して管状部２は、８０℃以上にガラス転移点を有し且つ３２０℃以下に融点を有する非強化の半芳香族ポリアミド樹脂を主成分とする材料（樹脂Ｂ）で形成してある。

これにより、溶着部品Ｂ１は、溶着部１において、例えばポリエチレンから成る燃料封入容器Ｔに対して熱板等で簡便に溶着接合することができ、且つ燃料封入容器Ｔとの高い溶着強度を得ることができる。また、管状部２においては、溶着部１すなわちマレイン酸変性ポリエチレン樹脂との高い界面接着強度が得られるうえに、充分な剛性を確保することができ、なお且つ含アルコール燃料に対して高いバリア性能を有するものとなる。

ここで、管状部２を形成する材料として、８０℃未満にガラス転移点を有する半芳香族ポリアミド樹脂を用いると、自動車の燃料系システムに実際に使用した際に熱で軟化する恐れがある。そこで、本発明では、管状部２を形成する材料（樹脂Ｂ）として、８０℃以上にガラス転移点を有する半芳香族ポリアミド樹脂を用いることにより、実使用時での軟化を防ぎ、高い熱安定性を実現している。

また、管状部２を形成する材料として、３２０℃を超える融点を有する半芳香族ポリアミド樹脂を用いると、成形温度が３５０℃を超えるものとなり、環状に形成した溶着部を成形機内にセットしてこれに管状部２をオーバーモールド成形する方法を採用した場合に、溶着部１が熱分解する恐れがある。そこで、本発明では、管状部２を形成する材料（樹脂Ｂ）として、３２０℃以下の融点を有する半芳香族ポリアミド樹脂を用いることにより、３５０℃以下での成形を可能にし、上記の如くオーバーモールド成形した際の溶着部１の熱分解を抑制し得るものとなる。

さらに、前述したように管状部２は溶着部１と界面接触しているが、このとき、管状部２の樹脂がガラス繊維等の無機物を含有するものであると、界面に存在する無機物によって溶着部１との接着強度が低下する恐れがある。これに対して、本発明では、管状部２が非強化の半芳香族ポリアミド樹脂であるから、溶着部１との充分な界面接着強度を得ることができる。

本発明の溶着部品Ｂ１は、より好ましい実施形態として、管状部２の材料（樹脂Ｂ）が、アミノ末端基濃度としてポリマー１ｋｇあたり６０当量以上であるポリアミド樹脂であるものとすることができる。この場合には、溶着部１の材料に内在する無水マレイン酸基と結合するために、界面接着強度をより高めることができる。

また、本発明の溶着部品Ｂ１は、より好ましい実施形態として、管状部２の材料（樹脂Ｂ）が、ジアミン成分として１，９‐ノナンジアミン、ジカルボン酸成分としてテレフタル酸を有するものとすることができ、例えばナイロン（商標）９Ｔが挙げられる。この場合には、材料が安価で市場入手し易いので、溶着部品を安価に提供し得ることとなる。

さらに、本発明の溶着部品Ｂ１は、より好ましい実施形態として、管状部２の材料（樹脂Ｂ）が、ジアミン成分として１，９‐ノナンジアミンと２メチル‐１、８オクタンジアミンを有し、ジカルボン酸成分としてテレフタル酸を有するものとすることができる。この場合には、前述の１，９‐ノナンジアミンのみをジアミン成分とするナイロン９Ｔに対して、融点を所定の温度に下げることができ、例えば成形機の温度設定に制約がある場合などに有利となる。

さらに、本発明の溶着部品Ｂ１は、より好ましい実施形態として、とくに、管状部２の材料（樹脂Ｂ）において１，９‐ノナンジアミンと２メチル‐１、８オクタンジアミンをジアミン成分に適用する場合、ジアミン成分のうち１，９‐ノナンジアミンの割合が８０ｍｏｌ以下であるものとすることができる。この場合には、融点が３００℃以下となり、ガラス転移温度はほとんど変化せず、成形サイクルの短縮化や、成形機の選択の自由度が向上する点で極めて有利になる。

上記の構成を備えた溶着部品Ｂ１は、例えば樹脂チューブやクイックコネクタ等の連結部品と接する部分である管状部２が、熱変形しにくい樹脂材料で形成されているので、高温時においても変形がなく、流通する燃料の漏れを防止することができ、また、管状部２において燃料バリア性が高い樹脂材料が直接連結部品と接するので、耐熱変形性に加えて燃料バリア性にも優れたものとなる。

図２は、本発明の燃料封入容器用溶着部品の他の実施形態を示す図である。
図示の溶着部品Ｂ２は、管状部２のうち連結部品が結合した状態で外部に露出する面を溶着部１と同じ材料で被覆している。すなわち、溶着部品Ｂ２は、溶着部１が、管状部２のフランジ部２ａの外周面及び上面を被覆するフランジ部１ｂと、管状部２の外周面を被覆する円筒部１ｃを連続して有するものとなっている。円筒部１ｃの長さ（図中上下方向の長さ）は、管状部２に対する連結部品の嵌合深さ等に応じて設定する。

この溶着部品Ｂ２では、連結部品との接触部を管状部２の材料（樹脂Ｂ）としたうえで、管状部２のうち連結部品が結合した状態で外部に露出する面を溶着部１と同じ材料（樹脂Ａ）で被覆したので、石はね等に対する耐久性が向上し、燃料バリア性、耐気密性及び耐衝撃性のさらなる向上を実現することができる。

図３は、本発明の燃料封入容器用溶着部品のさらに他の実施形態を示す図である。
図示の溶着部品Ｂ３は、管状部２のうち燃料封入時に燃料と接する面を溶着部１と同じ材料で被覆している。すなわち、溶着部品Ｂ３は、溶着部１が、管状部２のフランジ部２ａの下面を被覆するフランジ部１ｄと、管状部２の内周面を構成する円筒部１ｅを連続して有するものとなっている。円筒部１ｅは、管状部２の先端部近傍に至る範囲に設けてある。

上記の溶着部品Ｂ３では、連結部品との接触部を管状部２の材料（樹脂Ｂ）としたうえで、管状部２のうち燃料封入時に燃料と接する面を溶着部１と同じ材料（樹脂Ａ）で被覆したので、衝撃的な外力に対する耐久性が向上し、燃料バリア性、耐気密性及び耐衝撃性のさらなる向上を実現することができる。

以下、本発明の燃料封入容器用溶着部品の実施例を比較例とともに説明するが、本発明の溶着部品の詳細な構成は以下の実施例に限定されるものではない。ここでは、以下の実施例１〜４及び比較例１，２の溶着部品を作製し、これらの耐燃料透過性、燃料封入容器との溶着強度、及び溶着部と管状部との接着強度について評価を行った。

溶着部品の諸寸法は各例とも同じとし、図１に示す寸法関係において、バルジ径ｒ１を３３．５ｍｍ、管状部外径ｒ２を３０ｍｍ、管状部内径ｒ３を２５ｍｍ、部品外径ｒ４を５９ｍｍ、高さＨを４５ｍｍ、溶着部幅Ａを５ｍｍ、溶着部高さｈを５ｍｍとした。

（実施例１）
燃料封入容器に対する環状の溶着部は、その材料にマレイン酸変性ポリエチレンＤＫ４１００（日本ポリエチレン社製）を使用し、樹脂温度２１０℃及び金型温度４０℃で一次射出成形した。締結用の管状部は、その材料に非強化半芳香族ナイロンＧｅｎｅｓｔａｒＮ１０００Ａ（クラレ社製１，９ノナンジアミン：２メチル‐１，８オクタンジアミン＝８０：２０）のアミノ基末端濃度を１２０当量／ｋｇに調整したものを使用し、樹脂温度３３０℃及び金型温度１２０℃で二次射出成形、すなわち溶着部に対してオーバーモールド成形し、図１に示す構造の溶着部品を得た。

（実施例２）
燃料封入容器に対する環状の溶着部は、その材料にマレイン酸変性ポリエチレンＤＫ４１００（日本ポリエチレン社製）を使用し、樹脂温度２１０℃及び金型温度４０℃で一次射出成形した。締結用の管状部は、その材料に非強化半芳香族ナイロンＧｅｎｅｓｔａｒＮ１０００Ｃ（クラレ社製１，９ノナンジアミン：２メチル‐１，８オクタンジアミン＝６０：４０）のアミノ基末端濃度を１２０当量／ｋｇに調整したものを使用し、樹脂温度２９０℃及び金型温度１２０℃で二次射出成形、すなわち溶着部に対してオーバーモールド成形し、図１に示す構造の溶着部品を得た。

（実施例３）
締結用の管状部は、その材料に非強化半芳香族ナイロンＧｅｎｅｓｔａｒＮ１０００Ｃ（クラレ社製１，９ノナンジアミン：２メチル‐１，８オクタンジアミン＝６０：４０）のアミノ基末端濃度を１２０当量／ｋｇに調整したものを使用し、樹脂温度２９０℃及び金型温度１２０℃で一次射出成形した。燃料封入容器に対する環状の溶着部は、その材料にマレイン酸変性ポリエチレンＤＫ４１００（日本ポリエチレン社製）を使用し、樹脂温度３００℃及び金型温度８０℃で二次射出成形、すなわち管状部に対してオーバーモールド成形し、図２に示す構造の溶着部品を得た。

（実施例４）
燃料封入容器に対する環状の溶着部は、その材料にマレイン酸変性ポリエチレンＤＫ４１００（日本ポリエチレン社製）を使用し、樹脂温度２１０℃及び金型温度４０℃で一次射出成形した。締結用の管状部は、その材料に非強化半芳香族ナイロンＧｅｎｅｓｔａｒＮ１０００Ｃ（クラレ社製１，９ノナンジアミン：２メチル‐１，８オクタンジアミン＝６０：４０）のアミノ基末端濃度を１２０当量／ｋｇに調整したものを使用し、樹脂温度２９０℃及び金型温度１２０℃で二次射出成形、すなわち溶着部に対してオーバーモールド成形し、図３に示す構造の溶着部品を得た。

（比較例１）
マレイン酸変性ポリエチレンＤＫ４１００（日本ポリエチレン社製）を使用し、樹脂温度２１０℃及び金型温度４０℃で図４に示す単一材料の溶着部品Ｂ４を射出成形した。

（比較例２）
燃料封入容器に対する環状の溶着部は、その材料にマレイン酸変性ポリエチレンＤＫ４１００（日本ポリエチレン社製）を使用し、樹脂温度２１０℃及び金型温度４０℃で一次射出成形した。締結用の管状部は、その材料にナイロン１２（ガラス繊維２３％含有）３０２０ＧＸ９（宇部興産製）を使用し、樹脂温度２５０℃及び金型温度６０℃で二次射出成形、すなわち溶着部に対してオーバーモールド成形し、図１に示す構造の溶着部品を得た。

〔性能評価方法〕
（燃料透過係数）
実施例１〜４及び比較例１，２で作製した溶着部品について、アルミニウム製の容器（体積：９×１０^５ｍｍ^３）に試験燃料（レギュラーガソリン９０体積部にエタノール１０体積部を混合したもの）を２００ｍｌ入れ、容器の開口部に溶着部品の溶着部を気密的に固定して容器の内部と溶着部品の内部を連通状態にする。溶着部品の管状部の先端はアルミニウム製シートを接着して密閉する。そして、４０℃雰囲気中で１０００時間経過した後に重量を測定し、燃料透過係数（ｍｇ／ｈｒ）を算出した。その結果を表１に示す。表１では、比較例２の溶着部品の燃料透過係数を基準にして、優れているものは◎、同等レベルのものは○、劣るものは△とした。

（燃料封入容器に対する溶着部品の溶着強度）
実施例１〜４及び比較例１，２で作製した溶着部品について、燃料封入容器の被接合部に溶着部品の溶着部を熱板溶着（溶着温度：１５０℃）させた後、溶着部品の管状部と燃料封入容器を、各々の固定治具を介してオートグラフにて引っ張り、燃料封入容器に対する溶着部品の溶着強度を測定した。その結果を表１に示す。表１では、比較例１の溶着部品の溶着強度を基準にして、優れているものは◎、同等レベルのものは○、劣るものは△とした。

（溶着部と管状部との接着強度）
実施例１〜４及び比較例１，２で作製した溶着部品について、溶着部品の溶着部と管状部を、各々の固定治具を介してオートグラフにて引っ張り、溶着部と管状部との接着強度を測定した。その結果を表１に示す。表１では、比較例２の溶着部品の溶着強度を基準にして、優れているものは◎、同等レベルのものは○、劣るものは△とした。

（溶着部品のチッピング性能）
実施例１〜４及び比較例１，２で作製した溶着部品に対して、チッピング試験装置（スガ試験機製飛石試験機）により、ＪＩＳＳ５００１で規定する砕石をエアー圧０．５ＭＰａ、距離３５０ｍｍのもとで温度（−４０℃〜５０℃）を変化させながら当てた後、溶着部品のうち燃料封入時に燃料と接する樹脂材料の割れ、変形及び亀裂を確認した。比較例２の溶着部品の耐チッピング性能を基準にして、優れているものは◎、同等レベルのものは○、劣るものは△とした。

（溶着部品の耐衝撃性能）
実施例１〜４及び比較例１，２で作製した溶着部品に対して、ＪＩＳＫ７２１１で規定されている耐衝撃性試験を実施した。落下高さ及び温度を変化させ、鋼球を落下させた後、溶着部品のうち燃料封入時に燃料と接する樹脂材料の割れ、変形及び亀裂を確認した。比較例２の溶着部品の耐衝撃性能を基準にして、優れているものは◎、同等レベルのものは○、劣るものは△とした。

表１から明らかなように、実施例１〜４の溶着部品は、比較例１，２に比べて、燃料封入容器との溶着強度と、溶着部と管状部との接着強度の両方を確保しつつ、耐燃料透過性能に優れていることを確認した。

本発明の燃料封入容器用溶着部品の一実施形態を説明する断面図である。燃料封入容器用溶着部品の他の実施形態を説明する断面図である。燃料封入容器用溶着部品のさらに他の実施形態を説明する断面図である。比較例１の溶着部品を説明する断面図である。

符号の説明

Ｂ１〜Ｂ３溶着部品
Ｔ燃料封入容器
１溶着部
２管状部

Claims

燃料封入容器に溶着接合される環状の溶着部と、溶着部に同軸状に連続する管状部を備えた樹脂製の溶着部品であって、溶着部が、マレイン酸変性ポリエチレン樹脂を主成分とする材料で形成してあると共に、管状部が、８０℃以上にガラス転移点を有し且つ３２０℃以下に融点を有する非強化の半芳香族ポリアミド樹脂を主成分とする材料で形成してあることを特徴とする燃料封入容器用溶着部品。
管状部の材料が、アミノ末端基濃度としてポリマー１ｋｇあたり６０当量以上であるポリアミド樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の燃料封入容器用溶着部品。
管状部の材料が、ジアミン成分として１，９‐ノナンジアミン、ジカルボン酸成分としてテレフタル酸を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料封入容器用溶着部品。
管状部の材料が、ジアミン成分として１，９‐ノナンジアミンと２メチル‐１、８オクタンジアミンを有し、ジカルボン酸成分としてテレフタル酸を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料封入容器用溶着部品。
ジアミン成分のうち１，９‐ノナンジアミンの割合が８０ｍｏｌ以下であることを特徴とする請求項４に記載の燃料封入容器用溶着部品。
管状部のうち連結部品が結合した状態で外部に露出する面を溶着部と同じ材料で被覆したことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の燃料封入容器用溶着部品。
管状部のうち燃料封入時に燃料と接する面を溶着部と同じ材料で被覆したことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の燃料封入容器用溶着部品。