JP6389290B2 - 取付部を備えた容器 - Google Patents

Description

本発明は、一般的な容器製造に関する。

容器は、その内部に設けられる構成部品、または、その外部に接続される構成部品、を有することがある。例えば、車両用燃料タンクは、通常、その燃料タンクと接続され、燃料をタンクに入れるための燃料給油口を有する。また、容器は、燃料タンクに設けられるキャリアまたは他の支持物に搭載される構成部品を有する。その構成部品は、締め具や溶接等で、すでに成形された燃料タンクの壁に固定されたフランジに取り付けられる。

本発明の容器を成形する方法は、成形面と、前記成形面の一部を画定する凹型領域と、分割するために互いに開くと共に密閉するために互いに閉じる金型部と、を有する金型、を設ける工程と、前記金型が開いた時に、前記金型に溶融プラスチックパリソンを提供する工程と、前記金型を閉じる工程と、前記パリソンの一部が前記凹型領域に入るように、前記成形面に対してパリソンを膨らませる工程と、取付部を画定するために、前記金型に関連して二次成形装置を動かすことにより、前記凹型領域内で前記パリソンの一部を成形する工程と、を有する。

また、本発明の容器を成形する他の方法は、成形面と、前記成形面の一部を画定する通路と、前記成形面の一部を画定すると共に前記通路に開口するカウンタボアと、分割するために互いに開くと共に密閉するために互いに閉じる金型部と、を有する金型、を設ける工程と、前記金型が開いた時に、前記金型に溶融プラスチックパリソンを提供する工程と、前記金型を閉じる工程と、前記パリソンが前記通路および前記カウンタボアに入るように、前記成形面に対して前記パリソンを膨らませる工程と、二次成形装置の本体と前記金型との間に設けられる取付部を画定するために、前記金型に関連して前記本体を前記カウンタボアに隣接するパリソンの一部まで動かすことにより、前記通路内に前記パリソンの一部を挿入すると共に前記容器の成形面を画定する工程と、を有する。

プラスチック容器を成形する装置の部分概略断面図であり、容器を成形する金型の一部と、その容器上で取付部を成形する二次成形装置と、を示す。 図１と同じ部分概略断面図であり、本体を前進させて取付部を成形する第２位置における二次成形装置を示す。 図１と同じ部分概略断面図であり、本体に関連して前進し、容器の材料に穴を開けるピンを示す第３位置における二次成形装置を示す。 図１と同じ部分概略断面図であり、ピンが後退した第４位置における二次成形装置を示す。 図１と同じ部分概略断面図であり、本体が後退した第５位置における二次成形装置を示す。 二次成形装置を有するツールの部分斜視図であり、また、容器を成形する金型の一部を示す部分断面図である。 図６に示されたツールおよび金型の部分拡大図である。 図６および図７に示された金型の部分拡大図である。 燃料タンクの取付部に装着される燃料給油口を有する燃料タンクの平面図である。

本発明の好ましい実施例については、明細書に添付した図面に基づいて詳細に説明する。

図面をさらに詳細に参照すると、図１〜８は、装置１０を説明するための図であり、また、図９は、プラスチック容器１２を成形する方法を説明するための図である。容器１２は、中空内部を有し、ブロー成形などで成形される。そのようなブロー成形プロセスでは、プラスチック製の溶融パリソン１６が、１つ以上の金型部１４を有する金型に位置付けられる。金型部１４は、容器１２の所望の外部形状を成形するために、キャビティを画定する。金型を開いてパリソン１６をキャビティに収容するために、一方の金型部１４は、他方の金型部１４に対して相対的に動く。また、金型部１４は、実質的に完全に金型を密閉するために閉じられる。金型部１４が閉じられると、空気のような流体は、圧力を受けて、パリソン１６の内部に圧力をかける。このため、パリソンは、膨張して金型のキャビティに接合される。

最終的に冷却して成形する前に、容器の内部にアクセスできるように、成形プロセス中、パリソン材料が切断されたり、分割されたり、引き裂かれたりする。部分的に成形された容器１２の内部を露出させるために、分離された金型部１４、すなわち、開かれた金型部１４では、さまざまな装置を容器の内部に挿入することができる。そして、金型部１４は、その容器の一部を再結合するために閉じられる。その後、少なくともこの実施形態では、液体を収容する実質的に完全な密閉箱を画定するために、パリソン材料が冷却されて、容器が成形される。液体として、例えば、自動車などに用いられ内燃エンジンを駆動する燃料などがあるが、それに限定されない。

容器１２を成形するために用いられるパリソン１６は、異なる材料で作られた多層を有することができる。その多層は、同時に押出されることができ、必要に応じて、容器と異なる性質や特性を有することができる。自動車用燃料タンクを例に挙げると、容器１２またはタンクは、例えば高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）から成る１つ以上の構造層、エチレンビニルアルコール（ＥＶＯＨ）から成る蒸気バリア層、１つ以上の接着剤層、から構成される。接着剤層は、構造層および蒸気バリア層を一緒に接合することを容易にする。一般的な容器成形プロセス、および、そのプロセスで成形される典型的な容器は、２００９年６月２５日に提出された米国特許出願第１２／４９１，９６４号に開示されている。完全に参照することにより、その明細書の開示された内容は、本明細書に組み込まれる。

さらに詳細に説明すると、図１〜５は、容器１２を成形するための金型装置の一部と二次成形装置２０とを示す図である。金型装置は、１つ以上の金型部１４と、開口部２２と、を備えている。金型部１４は、２つ設けられていたり、分割されていたりする。また、金型部１４は、内部成形面で画定されるキャビティを有する。内部成形面は、容器を成形する材料の外側と接合されるように、構成されている。開口部２２は、凹型領域２４に延びている、または、凹型領域２４の一部で画定されている。凹型領域２４は、通路２６を画定する。また、凹型領域２４は、通路２６に連通する第１カウンタボア２８と、第１カウンタボア２８に連なる第２カウンタボア３０と、を有する。インサート３２は、第２カウンタボア３０内に配置されている。インサート３２は、環状であり、少なくとも第２カウンタボア３０の一部を画定する。インサート３２の下側には、段差（step）３４が設けられている。具体的には、段差３４は、インサート３２の下側で成形面からさらに間隔を置いて配置されている。この実施形態では、パリソン１６の材料は、図１に示すように、通路２６に押し込まれて、通路２６の内面と、第１、第２カウンタボア２８、３０の内面に接する。開口部３３は、二次成形装置の少なくとも一部が金型部１４に出し入れできるように、金型部１４に設けられている。

図６〜８に示すように、通路２６と、第１、第２カウンタボア２８、３０を有する凹型領域２４は、パリソン１６において、すなわち、最終的に成形される容器１２において、成形後の容器１２に接続される構成部品である取付部３６を画定する。１つの実施形態では、取付部３６は、容器１２の一部に一体的に形成される注入口（fill spud）を有する。その注入口は、通路２６で画定される細長いネック３８と、第１、第２カウンタボア２８、３０で画定される接続部またはショルダー部３９と、を有する。使用する際には、図９に示す給油口３７が、注入口に連結されて、液体が給油口および注入口を通じて容器１２に供給される。他の取付部３６は、通気バルブやロールオーバーバルブといったような１つ以上のバルブ、または、液体や蒸気が通るチューブ／導管を収容する。接続部３９は、締め具、溶接、接着などにより、構成部品と容器１２との物理的接続を容易にするショルダーまたは他の形状を提供する。

二次成形装置２０は、金型部１４の一部として、または、金型部１４とは別に設けられており、容器１２を成形するために用いられる関連した装置である。また、二次成形装置２０は、容器１２の成形中、必要に応じて、さらに取付部３６を成形するために用いることもできる。この実施形態では、二次成形装置２０は、本体４０とピン４２とを有する。

本体４０は、第１位置（初期位置）から第２位置（前進位置）まで動き、金型部１４の動作と独立して動く。図１に示す第１位置では、本体４０が、通路２６および第１、第２カウンタボア２８、３０から間隔を置いて配置されている。すなわち、第１位置における本体４０は、本体４０が図２に示す第２位置に配置されているときよりも、通路２６および第１、第２カウンタボア２８、３０からさらに間隔をおいて位置づけられている。第２位置（前進位置）では、本体４０が、パリソン１６の一部に係合して、金型部１４内の隣接面（ここでは、第１、第２カウンタボア２８、３０として示される面）に対してパリソン材料をさらに押し付けて成形する。この実施形態では、本体４０は、通路２６の軸と平行である線形経路で動く。もちろん、本体４０は、非線形経路に沿って動くことも可能である。その非線形経路は、例えば通路２６と平行ではなく、通路２６に関連して所望の方法で方向付けられる。本体４０は、空気圧式アクチュエータ、電気式アクチュエータ、油圧式アクチュエータ、または、他のアクチュエータによって、動かすことができる。

要望通りにパリソン１６を成形するために、本体４０は、凹型領域２４と向かい合うヘッド４４を有することができる。ヘッド４４は、所望のサイズ、形状、および、方向で設けられている。図に示されている実施形態では、ヘッド４４は、軸方向に延びる環状の溝４６と、刃先または切断部４８と、連結部（connecting feature）５０と、１つ以上の段のある環状の縁部５２、５４と、を有する。縁部５２、５４は、パリソン１６において、すなわち、最終的に成形される容器１２において、放射状かつ軸方向に段差面を画定する。溝４６および縁部５２、５４は、容器の材料において段差（step）またはショルダー部（shoulder）を画定する。段差またはショルダーは、放射状にかつ軸方向に構成部品の一部に重なり合あって、取付部３６と構成部品との強い接続を促進するために、同じような形状の構成部品で係合される。図に示されている実施形態では、連結部（connecting feature）は、周辺溝５０のような１つ以上のくぼみを有する。くぼみは、本体４０の側面５６の内側に向かって放射状に延びている。この溝５０は、材料と本体４０との間の物理的な接続を促進するために、パリソン材料の一部を収容するように構成されている。ヘッド４４および本体４０は、ピン４２が収容される通路５８を提供するように環状に設けられている。

ピン４２は、切断端部または穴あけ端部６０と、円筒状の本体６２と、を有する。また、ピン４２は、通路５８に収容され、図１に示す第１位置（初期位置）から図３に示す第３位置（前進位置）まで動く。その第１位置（初期位置）では、ピン４２が、パリソン材料から間隔を置いて配置されており、パリソン材料とは係合されていない。前進した位置では、ピン４２が、本体４０の通路５８、金型部１４の通路２６、または、金型部１４の第１、第２カウンタボア２８、３０に広がるパリソン材料と係合する。ピン４２は、パリソンおよび容器１２において開口部６４（図４および図５）を画定するために、通路２６、５８の一部に広がるパリソン材料、または、通路２６、５８の一部を遮断するパリソン材料を移動させる。例えば、ピン４２で、パリソン材料の一方を貫通させたり、押したり、あるいは、移動させたりする。開口部６４は、取付部３６が、容器１２の内部に開口通路６５を有するために、金型１４における通路２６と並んで、または、その通路２６に連通して設けられている。ピン４２は、本体４０と別々に、または、一緒に動くことができる。必要に応じて、容器１２をさらにブロー成形または成形し、成形面に対してパリソン１６を保持し、および／または、パリソン／容器材料の冷却を促進するために、ピン４２を通じて加圧流体を供給することもできる。

取付部３６を成形するために、金型部１４を開いて、その金型部１４に溶融パリソン１６を収容して、金型部１４を閉じる。そして、溶融パリソン１６を金型部１４の成形面に対して膨張させる。パリソン材料の一部は、図１に示すように、通路２６および第１、第２カウンタボア２８、３０に入る。パリソン１６が膨張しているとき、または、膨張した後、本体４０は、図１および図２に示すように、第１位置から第２位置に動かされる。この動作中、本体４０の先端またはヘッド４４は、まだ少なくとも多少溶融しているパリソン材料の一部と係合し、そのパリソン材料を通路２６に向かって後ろに動かす。パリソン材料は、溝４６を塞ぎ、そして、ヘッド４４上で他の部分、例えば縁部５２、５４と連結する。その十分に前進した第２位置では、切断部４８は、パリソン材料の一部を切断するか、または、少なくとも薄くして、そのパリソン材料の一部を弱めるために、金型部１４と係合する、または、そのような状態に近づける。また、ヘッド４４に設けられた切断部４８の代わりに、他の縁部や端部を金型部１４に設けることもできる。ヘッド４４の残り部分は、取付部３６、および、段差やカウンタボアなどの他の部分の所望の厚みを提供するために、金型部１４から間隔を置いて設けられている。

また、本体４０の側面５６とインサート３２との間のギャップは、パリソン１６の材料で塞がれる、または、パリソン１６の材料を含んでいる。このプロセスが終了したとき、このパリソン材料は、切断部４８の外側に位置付けられ、廃材６８となる。この廃材６８の一部は、溝５０の少なくとも一部を塞ぐ。その廃材６８が、溝５０に入り込むことを確実にするために、インサート３２の大きさが設定される。したがって、本体４０の十分な前進位置では、パリソンの一部が、取付部３６の所望の構成を提供するために、本体４０と金型部１４との間、および、本体４０とインサート３２との間で、閉じ込められる。パリソン材料の一部は、本体４０の通路５８に広がる。このため、金型部１４の通路２６のすべて、または、一部が塞がれる、あるいは、閉じられる。

図３に示すように、金型部１４の通路２６を開いて、取付部３６の環状または円筒状の開口しているネックをさらに画定するために、ピン４２が前進位置に動いて、パリソン材料が広がっている通路２６、または、少なくとも部分的に塞がれている通路２６を移動させる。パリソン材料の一部は、外側に押し付けられ、その領域で別の材料と一緒にネック３８に押し付けることもできる。図４に示すように、ピン４２が後退すると、通路６５は開き、取付部３６を通って成形後の容器１２の内部にアクセスすることができる。

その後、ピン４２は、第１位置に戻ると共に、本体４０も第１位置に戻る。この動作中、廃材６８は、パリソン１６の残り部分から切り離され、分離される。あるいは、廃材６８が、切断部４８によってすでにパリソン１６から分離されている場合には、廃材６８と本体４０との接続により、例えば、溝５０によって、廃材６８は、取付部３６から離れて移動される。つまり、本体４０が、軸方向に後退すると、廃材６８は、溝５０（または、他の部分）により本体に接続されているので、本体４０と共に廃材６８が取付部３６から離れるように引っ張られる、または、動かされる。

このため、この実施形態で示すように、第１、第２カウンタボア２８、３０の直径は、通路２６の直径より大きい。また、金型から容器１２の除去を容易にするために、通路２６、第１、第２カウンタボア２８、３０を通って延びる平面に沿って金型部１４が開いていることが好ましい。このように、通路２６の一部および第１、第２カウンタボア２８、３０が、異なる金型部１４で成形される。ゆえに、金型が開いているときには、通路２６の一部が互いに離れて位置付けられ、容器を形成するために金型が閉じているときには、通路２６が画定される。また、取付部３６から除去された廃材６８は、金型が開いたときに金型から除去されることができる。

多層パリソン材料の例としては、例えば、自動車燃料タンク用途の場合では、取付部３６は、容器の他の部分と同じ多層材料で成形してもよい。また、取付部を介して蒸気透過を制限または防止するために、蒸気バリア層が、取付部３６を通って、取付部３６の膨張面または自由端まで延びていることが好ましい。

また、本体４０が、第２位置に向かって前進する時、通路２６に広がる材料は、パリソン材料の二重層を提供するために、すでに内側を覆っている材料に押し付けられる、または、折り重なる。なお、各二重層は、多層材料を含む。これにより、蒸気透過をさらに減らしたり防止したりするのに役立つ取付部３６の領域に２つの蒸気バリア層を提供することができる。また、取付部３６を構成部品に溶接したり、連結したりするのを容易にさせるために、取付部３６の自由端において、パリソン材料の外層を露出させてもよい。これにより、多層パリソン材料の内層、または、中間層の層間剥離のリスクを減らしたり、除去したりすることができる。従来では、成形ネックまたは取付部を提供するために、ブローピンで、構成部品が溶接される内層材料を外側に移動させて、その内層材料を露出させていた。このブローピンの使用により、従来では、取付部の位置が、金型部の間で、かつ、金型の下側に限られていた。しかしながら、本発明では、二次成形装置を設けることにより、バリを十分に減らすことができ、また、ブローピンの位置に関係なく取付部を成形することができる。このため、取付部は、金型の側面または先端に設けることもできる。さらに、複数の取付部をタンクに成形することができる。もちろん、本明細書において、すべての可能性が記載されているわけではなく、他の実施形態において、それらの可能性を組み合わせて達成されることができる。

さらに、ヘッド４４は、構成部品を容器１２に溶接または取付することを容易にするため、その領域で十分な壁の厚さを維持する際に、取付部３６に対して相対的に複雑である所望の形状を提供することもできる。改良された壁の厚みは、取付部における細長いネック３８と等しくなり、取付部３６の形状およびサイズでより大きな柔軟性を提供することができると共に、その領域で材料を過度に減らすことなく取付部３６を成形することができる。また、二次成形装置２０は、ツールの変更を容易にするために、シングルユニットとして、本体４０と、ピン４２と、を有することもできる。すなわち、これらの構成部品は、取り除かれ、必要に応じて、シングルユニットとして取り付けられることができる。

なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１６ パリソン（溶融パリソン）
２０ 二次成形装置
２４ 凹型領域
２６ 通路
２８ 第１カウンタボア
３０ 第２カウンタボア
３６ 取付部
３８ ネック
３９ 接続部、ショルダー部
４０ 本体（二次成形装置の本体）
４２ ピン
４４ ヘッド
４６ 溝
４８ 刃先、切断部
５０ 溝
５２、５４ 縁部
６０ 切断端部、穴あけ端部
６２ 本体（ピンの本体）

Claims (9)

1. 容器を成形する方法において、
   成形面と、前記成形面の一部を画定する凹型領域と、分割するために互いに開くと共に密閉するために互いに閉じる金型部と、を有する金型、を設ける工程と、
   前記金型が開いた時に、前記金型に溶融プラスチックパリソンを提供する工程と、
   前記金型を閉じる工程と、
   前記パリソンの一部が前記凹型領域に入るように、前記成形面に対して接するようにパリソンを膨らませる工程と、
   取付部を画定するために、前記金型に関連して二次成形装置を動かすことにより（ただし、二次成形装置を回転させて動かすことを除く）、前記凹型領域内で前記パリソンの一部を成形する工程と、を有し、
   前記凹型領域内で前記パリソンの一部を成形する工程が、前記取付部の内面に段差を形成することと、前記二次成形装置を前記段差を超えて移動させることと、を含む
   ことを特徴とする取付部を備えた容器を成形する方法。
2. 前記二次成形装置が、前記金型部と独立して動く
   ことを特徴とする請求項１に記載の、取付部を備えた容器を成形する方法。
3. 前記二次成形装置が、ヘッドを備えた本体、を有し、
   前記ヘッドは、前記パリソンと係合するために構成され、前記容器の形状を決める前記形成面の一部を画定する
   ことを特徴とする請求項２に記載の、取付部を備えた容器を成形する方法。
4. 前記取付部が前記容器の内部に連通する開口通路を有するように、前記パリソン材料を移動させて、前記凹型領域と連通する開口部を設ける工程をさらに有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の、取付部を備えた容器を成形する方法。
5. 外側に廃材を備えた前記パリソンの領域を少なくとも薄くする工程をさらに有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の、取付部を備えた容器を成形する方法。
6. 前記二次成形装置が、切断部を有し、
   前記パリソンが前記切断部に係合されると、前記廃材が、前記パリソンから少なくとも実質的に切り離される
   ことを特徴とする請求項５に記載の、取付部を備えた容器を成形する方法。
7. 前記パリソンの内部に加圧流体を提供することにより、前記パリソンが膨張する
   ことを特徴とする請求項１に記載の、取付部を備えた容器を成形する方法。
8. 前記二次成形装置の動作は、前記取付部の少なくとも一部で二重層を提供する
   ことを特徴とする請求項１に記載の、取付部を備えた容器を成形する方法。
9. 前記パリソン材料が、少なくとも１つの蒸気層を備えた複数の異なる層を有し、
   前記取付部の少なくとも一部には、２つの異なる蒸気層が設けられている
   ことを特徴とする請求項８に記載の、取付部を備えた容器を成形する方法。

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