JP5184546B2 - プラスチック材料製中空体の製造法 - Google Patents

Description

本発明はプラスチック容器内の導管ライン配置構造に関する。

プラスチック容器の内部に動かないように敷設される導管ライン類をクリップによってプラスチック容器の内壁に固定することは公知である。また、導管ライン固定用のスナップ式ラッチ具を容器内壁に一体に設けることも公知である。

多くの場合、プラスチック容器、即ちプラスチック中空体は押出ブロー成形によって製造される。押出ブロー成形では、ヘッドから押し出された管状パリソン（プレフォーム）が分割金型内に形成されたキャビティ内で内側から昇圧吹き込みエアーによって膨張される。特に成形すべき中空体が複雑な機能をもつ工業部品を構成する場合には、例えばパイプや電線などの導管ライン類で接続される付属機能部品を中空体内部に配置することが必要である。また流体を導出又は導入するための導管ライン類も中空体内に配置されることが多い。これら導管ライン類として、例えば自動車用のプラスチック製燃料タンクには、通気管、吸気管、燃料供給管、そして各種電線ケーブルが内部に敷設される。

殆どの場合、これらの導管ラインの敷設位置は中空体内における機能部品の位置によって決定される。敷設した導管ラインの固定は、例えば中空体内における機能部品の固定による直接固定方式で果たすことが可能である。燃料タンクの製造においては、例えばバルブ等の幾つかの機能部品を中空体の壁に切開した開口部に嵌めて固定装着することが知られている。そのような装着箇所には高価で複雑なシールが必要である。また導管ラインを所定位置に装着する作業は、中空体に設けられた中央開口を通して手作業で行われているのが一般的である。

複数の分割シェルからなる中空体の製造においては中空体内への導管ラインの装着は比較的容易であるが、これは、分割シェルを最終組立作業で閉鎖中空体にする前に導管ラインを位置決め固定できる場合に限られる。

前述のように、導管ラインを中空体内に設けられた保持用クリップによって中空体内の種々の位置に固定することは公知である。中空体の内壁に僅かなアンダーカット部の形態でスナップ式ラッチ具を設けることもでき、このラッチ具に導管ラインを圧入して固定することも可能である。導管ラインを所定位置に装着する作業は中空体の成形工程中に限られず、中空体の成形が終了した後でも中空体に設けられたメンテナンス開口部又は大口径の取り外し用開口部を通して手作業で行うことができる。

しかしながら、このような方式による導管ラインの装着は、しばしば不具合を生じる原因となっている。加えてクリップやラッチ具を利用する場合は、中空体の用途に応じて導管ラインがいずれ緩んでしまうという虞が常に存在する。これは、特に燃料タンクの場合は、タンク内で作動する機能部品が本質的に望ましくない振動と騒音を生じる原因となるので、是非とも回避する必要がある。

従って本発明の課題は、上述した従来技術の諸欠点を回避することである。

この課題は、本発明によれば、内部に一本以上の導管ラインが動かないように敷設されるプラスチック材料製中空体において、この導管ラインを少なくとも一部の長さ領域に亘って中空体の内壁に対して材料同士の結合により接合しておくことによって解決される。

本発明の好適な一実施形態による中空体は押出ブロー成形された容器の形態を有し、この容器内に敷設された導管ラインは中空体の押出ブロー成形とは別個の作業操作で製造されたものからなる。

この場合の中空体は、押出ブロー成形による自動車用燃料タンクであってもよい。

本発明の別の好適な一実施形態によれば、導管ラインは中空体の内壁に溶接される。この場合の溶接は、中空体内における導管ラインの全長に亘っていてもよく、但し、少なくとも一部の長さ領域に亘って溶接されている必要がある。

本発明の特に好適な一実施形態によれば、導管ラインは多層壁構造を有し、この多層壁の最外層が中空体の内壁と相溶性のプラスチック材料からなるチューブであり、導管ラインの最外層のプラスチック材料と中空体の内壁のプラスチック材料とが互いに溶接可能である。

このような中空体によって特に押出ブロー成形による燃料タンクを構成する場合、タンク壁はＥＶＯＨ（エチレンビニルアルコール）製の炭化水素遮断層を含む共押出プラスチック多層壁の形態とすることが好ましい。この場合、タンク壁の最外層はカーボンブラック充填ポリエチレン製チューブとし、タンク内壁面は高純度ポリエチレン層とするのが一般的である。炭化水素遮断層は両面をそれぞれ接着剤層で挟んだサンドイッチ構造のチューブとする。タンク壁の最外層と前記遮断層又はその接着剤層との間には一層以上のリサイクルプラスチック材層を介装してもよい。

上述のように押出ブロー成形で多層壁構造の燃料タンクを製造する際には、タンク壁における隙間や穴の形成は可能な限り回避する必要がある。そのようにすることの必要性は従来技術でも古くから知られていることである。通常、バルブや弁体と同様に、燃料送給ラインや導管等も一般的にはポリオレフィンやポリエチレン製ではないが、その理由は、これらが燃料炭化水素の存在下で膨張又は変形を生じて耐久性を維持できなくなることを避けるためである。従って燃料タンクの製造に際してこのようなタンク壁と異質の材料からなる付属部品をタンク壁に溶接することは従来は困難とされていた。

本発明によれば、導管ライン類を多層壁構造に共押出し、この多層壁の最外層を中空体の内壁と相溶性の材質で構成して相互に溶接可能としたものである。導管ラインの多層壁構造における内層は例えば炭化水素に対して耐久性の高いプラスチック材料製のコア層とし、その外周を被覆する最外層はタンク内壁面と相溶性の高純度ポリエチレン層とすることが好ましい。このような導管ラインは同軸共押出ヘッドを用いて同心状の多層壁構造に成形することが可能である。勿論、この場合の最外層は専ら導管ラインを中空体の内壁に溶接で固定する機能を果たす被覆層として構成してもよい。また導管ラインは、必ずしもその全長に亘らずとも、中空体の内壁に対する固定部分に相当する一部の長さ領域にのみ中空体の内壁と相溶性の被覆層を最外層に有する構造としてもよい。この場合の被覆層は専ら中空体の内壁に対する溶接添加材又は溶接補助部材として機能する。更に、この最外層の被覆層は、複数の導管又はケーブルの束を内包する外被シースとして構成されていてもよい。

導管ラインの最外層又は被覆層と内層又はコア層とは、材料同士が互いに結合した状態で積層されている必要はない。材料同士の相互結合による積層構造が望ましい場合は、積層構造の各層のプラスチック材料が相互に接着性をもたないものであれば、それらの層間に接着剤層を介在させることによって所要の層間結合強度を有する多層壁構造を得ることができる。

本発明はまた、内部に一本以上の導管ラインが動かないように敷設されるプラスチック材料製の中空体を製造する方法も提供する。この製造法は、押出ブロー成形によって中空体を成形し、それとは別個の作業操作で導管ラインを押出し、この導管ラインを少なくとも一部の長さ領域に亘って前記中空体の成形時又は成形直後に該中空体の内壁に溶接することを特徴とする。

導管ラインは、例えばブロー成形金型内で中空体が膨張される間に部品配置用可動ホルダーによって中空体内壁に装着される機能部品と一緒に先行して中空体の内壁に配置しておいてもよい。この場合、中空体の成形過程において機能部品につながっている導管ラインの外周を軟化したブロー成形プラスチック材料によって取り囲んでしまうことが可能である。

或いはまた、例えば二つの外金型と一つの中間金型とを有する三分割ブロー成形金型を有効利用した多段押出ブロー成形プロセスで中空体を製造することも可能である。この場合、中間金型の両側で各外金型との間にそれぞれ帯状プレフォームが押出され、金型が閉じられる。両プレフォームはそれぞれ金型キャビティ内面を画定する外金型の内壁面に押し付けられ、これは良く知られているように、プレフォームの外金型内壁面側の負圧吸引か、或いは中間金型内側のガス圧増加のいずれかによる差圧方式で行われる。中間金型の内部には複数の部品配置用可動ホルダが配置されており、これらのホルダによって導管ライン類及び機能部品が閉じた状態の金型内で未だ可塑状態のプレフォームの内壁側に押し付けられ、これによりブロー成形プロセスが完了する前に導管ライン類と機能部品を中空体の内壁に溶接することができる。

次いで中間金型が両外金型の間から待避されると両外金型が接近して閉じられ、それぞれの内部に成形されている二つのハーフシェル同士が周縁部で溶接合体され閉鎖中空体が形成される。

尚、深絞り射出成形による部分シェルから中空体の容器を製造することも可能である。この場合、例えば成形された部分シェルの開口部から導管ラインを挿入し、適切な溶接プロセスによってシェル内壁面に導管ラインを固定することができる。

以上の説明は主に一本の導管ラインについて述べているが、複数本の導管ラインを配置する場合も包含されることは述べるまでもない。

本発明の特徴と利点を図示の実施形態に基づいて詳述すれば以下の通りである。

押出ブロー成形された燃料タンクの形態の本発明による中空体の概略断面図を示している。 図１のＩＩ部分の詳細拡大図である。 図２のＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図である。 図１のＩＶ部分の詳細拡大図である。 図４のＶ−Ｖ線矢視断面図である。 本発明による導管ライン配置の別の実施形態を示す断面図である。 本発明による導管ライン配置の更に別の実施形態を示す断面図である。 被覆層の内部で複数のライン類を囲むコア層を備えた本発明による導管ライン配置の更に別の実施形態を示す断面図である。 本発明による導管ライン配置の更に別の実施形態を示す断面図である。

図１は、熱可塑性プラスチック材料で押出ブロー成形された自動車用燃料タンク１の概略断面図である。図示の例の燃料タンクは、二つの外金型と一つの中間金型とからなる三分割ブロー成形金型を用いた多段押出ブロー成形プロセスにより製作されている。この成形プロセスでは、二つの帯状プレフォームが一枚ずつ両外金型と中間金型との間に押し出され、中間金型の両端面で各外金型を閉じた後、各プレフォームをそれぞれ中間金型の内部から膨張させて金型キャビティの各半部分を画定する各外金型の内面に押し付けることによりキャビティ内面形状に成形してある。

燃料タンク１は熱可塑性プラスチック材料からなる６層の多層壁構造を有する共押出ブロー成形品であり、この多層壁構造は、最外層のカーボンブラック充填ポリエチレン層から順に内側へ向かって、リサイクルプラスチック材料層、第１の接着剤層、ＥＶＯＨ層、第２の接着剤層、そして最内層の高純度ポリエチレン（バージンＰＥ）層で構成されている。

燃料タンク１の内部に配置されているのは、自動車の作動に必要な種々の機能部品である。これらの機能部品には、燃料供給ポンプ（図示せず）を内蔵したサージポッド２と、燃料タンク１の外部へ至る燃料取り出し導管ライン３とが含まれる。通常の燃料タンクと同様に、給油用の開口部や、通気管ラインに接続される種々の通気開口部も設けられている（図示せず）。また通気管ラインはエンジン作動時の通気管ラインと給油時の通気管ラインとがあり、これらは対応するバルブで選択的に遮断可能である。これらのバルブは、例えばロールオーバーバルブ（ロールオーバー安全弁）及び給油時通気バルブとして知られている。給油時通気バルブは燃料タンク内に補給された燃料が所定の満タンレベルに達したときに給油時通気ラインを確実に閉鎖するためのものであり、それにより以後の給油で燃料タンク内の圧力が上昇すると給油ガンの遮断バルブが感応動作して自動的に給油を遮断する。

図示の実施形態においては、これらの通気管ライン及び通気部は複雑化を避ける意味で示しておらず、エンジンへの燃料取り出し導管ライン３だけを示してあるが、これら以外にも他の代表的な導管ラインとしては例えば電線ケーブルがある。

本明細書の背景技術の欄で既に述べたように、導管ライン類を燃料タンクの内壁に固定するための種々の技法が知られている。実際に最も広く普及しているのは保持用クリップによる固定法である。公知の技法では、通常は保持クリップが別個のベース部材に固定されており、これらのベース部材が更に別個の機能部品や燃料タンク壁の切欠開口部に固定されている。

これに対して本発明によれば、導管ラインは、その一部の長さ領域に亘って、或いは全体的に、燃料タンク１の内壁４に溶接固定されるものである。

図１に示した実施形態は、燃料取り出し導管ライン３を固定する方式の二つの形態を一つの図で示している。先ず第１の形態を図２（図１のＩＩ部の詳細）を参照して説明すると、図２に示した形態の燃料取り出し導管ライン３は全長に亘って多層壁構造に共押出されたチューブ状の導管ラインであり、この燃料取り出し導管ライン３は外被シース層（最外層）５とコアチューブ（内層）６とからなる二層壁構造を備え、これら外被シース層５とコアチューブ６は必ずしも材料同士の接合で互いに結合されている必要はない。図示の実施形態において、外被シース５は高純度ＰＥからなり、これに対してコアチューブ６は任意のプラスチック材料で構成可能であるが、使用する材料は炭化水素の存在下で膨潤変形しないプラスチック材料であることが好ましい。高純度ＰＥからなる外被シース５は溶接性に関して燃料タンク１の内壁４と適合性があるが、その理由は、既に述べたように燃料タンク１の内壁４も高純度ポリエチレン層で構成されているからである。燃料タンクの内壁が別の材料からなる場合は、導管ラインの外被シースも燃料タンクの内壁と溶接適合性のある材料で構成する必要があることは述べるまでもない。

図２と図３に示した実施形態における導管ラインは燃料取り出し導管ライン３の形態であり、従って内部に燃料通過用の中空空間を有するチューブで構成されている。

図４と図５に示した燃料取り出し導管ライン３も同様のチューブで構成されているが、この場合の燃料取り出し導管ラインには一部の長さ領域にのみ被さる部分的なカフス状被覆の形態の短尺外被チューブ７が設けられている点が異なっている。短尺外被チューブ７はポリエチレン製の被覆チューブであり、このポリエチレン被覆チューブは燃料タンク１の内壁４に溶接可能な材質であって、図２と図３に示した外被シース５と同様に燃料タンク１の内壁４に対して全長に亘り線状の溶接部で接合されている。燃料タンク内へ取り付けた際に導管ライン３上で短尺外被チューブ７がずれないようにするため、短尺外被チューブ７を導管ライン３の外周に密着するような内径寸法にしておいてもよく、或いは短尺外被チューブを接着剤によって導管ライン３に固定するようにしてもよい。

図６は本発明の更に別の実施形態による導管ライン配置構造を示しており、この場合、二本のコアチューブ６が一体の共通外被シース５で被覆されている。外被シース５は、図２と図３に示した実施形態の場合と同様に燃料タンク１の内壁４に溶接されている。

図７に示した実施形態は、燃料タンク１の内壁４に対して比較的大きな接合面積を確保するように外被シースに拡大基部８を設けた例であり、この場合の外被シースは横断面が非対称形状である。

図８に示した実施形態は、導管ラインのコアチューブ６がケーブル束９を内蔵している例である。このケーブル束９は複数本の燃料導管チューブであってもよく、或いは図示の通りに複数本の被覆電線であってもよい。符号１０は、コアチューブ６内における個々のチューブ又は被覆電線の位置を固定するためにケーブル束９の周囲に充填された充填材である。

最後に、図９は本発明の更に別の実施形態による導管ライン配置構造を示しており、この場合の導管ラインを構成するコアチューブ６には、その外周面の片側に接着剤帯片１１が添設されている。この接着剤帯片１１は、例えば燃料タンクの内壁４に溶接可能な材料であるポリオレフィン系プラスチック製とすることができる。接着剤帯片１１、外被シース５及び短尺外被チューブ７のいずれも、それらの材料特性及び厚さ寸法を適切に選ぶことにより、燃料タンク内壁への溶接に必要な熱容量を最適化することができる。本発明による導管ライン配置構造においては、例えば燃料タンク等の中空体の製造工程の初期段階で導管ラインを中空体内壁面に溶接できるようにすることが肝要であり、そのためには溶接に供する材料部分をできるだけ熱容量の少ない構成とすることが好ましい。

以上のように、本発明を燃料タンクに適用した場合について説明したが、本発明は燃料タンクに限定されることなく、その他の押出ブロー成形中空体にも広範に適用することが可能であることは述べるまでもない。

１：燃料タンク
２：サージポッド
３：燃料取り出し導管ライン
４：タンク内壁
５：外被シース
６：コアチューブ
７：短尺外被チューブ
８：拡大基部
９：ケーブル束
１０：充填材
１１：接着剤帯片

Claims (1)

1. 内部に一本以上の導管ラインが動かないように敷設されるプラスチック材料製の中空体を製造するに際し、
   中間金型の両側で各外金型との間にそれぞれ金型キャビティ内面を画定する外金型の内壁面に押し付けられる帯状プレフォームを押出す工程を含む多段押出ブロー成形によって中空体を成形し、それとは別個の作業操作で導管ラインを押出し、この導管ラインを少なくとも一部の長さ領域に亘って前記中空体の成形時又は成形直後に少なくとも閉じた状態の中間金型内で未だ可塑状態のプレフォームの内壁側に押し付けて前記中空体の内壁に溶接することを特徴とする中空体の製造法。

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