JP6534290B2 - 燃料タンク及びその製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、ブロー成形によって外壁が形成される車両用の燃料タンク及びその製造方法に関する。

近時、車両用の燃料タンクの外壁には、ブロー成形により容易に加工できる高密度ポリエチレン（Ｈｉｇｈ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ、以下、ＨＤＰＥともいう。）が使用されている。しかし、燃料タンクの外壁全体をＨＤＰＥで製造するとコストが嵩む。

そこで、外壁の一部にＨＤＰＥの再生材を使用する燃料タンクが開発されている。例えば、特許文献１及び特許文献２には、外壁が内面側から順に、最内層、内側接着層、バリア層、外側接着層、再生材層、最外層という順に積層された多層構造の燃料タンクが開示されている。最も燃料側に配置される最内層及び最も外側に配置される最外層にはＨＤＰＥの新材が使用され、最外層の内側に配置される再生材層にはＨＤＰＥの再生材が使用されている。

特開２０１４−１０４９２０号公報（図５） 特開２００４−２０３１９９号公報（図５）

一般に燃料タンクには耐火性が求められる。外壁を厚肉化すれば耐火性は向上するが、外壁を厚肉化すると燃料タンク全体の重量が重くなるため望ましくない。

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、外壁を厚肉化することなく所望の耐火性が得られる燃料タンク及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、タンクの外壁が、内面から外面に向かって、最内層、内側接着層、バリア層、外側接着層、再生材層、最外層という順に積層された多層構造で構成され、前記最内層と前記最外層が高密度ポリエチレンからなり、前記再生材層が高密度ポリエチレンの再生材を含む燃料タンクであって、前記高密度ポリエチレンを含む層のうちのいずれかは、ポリオレフィン系樹脂１００質量部に対して、下記一般式（１）で表されるリン酸塩化合物５〜７０質量部、又は下記一般式（３）で表されるポリリン酸ピペラジン塩と下記一般式（４）で表されるポリリン酸メラミン塩との組み合わせ５〜７０質量部を添加してなる難燃性合成樹脂化合物をさらに含むことを特徴とする。

（式中、ｎは１〜１００の整数であり、Ｘ₁は［Ｒ₁Ｒ₂Ｎ（ＣＨ₂）_mＮＲ₃Ｒ₄］、ピペラジン又はピペラジン環を含むジアミンであり、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃及びＲ₄はそれぞれＨもしくは炭素数１〜５の直鎖又は分岐のアルキル基であり、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃及びＲ₄は同一の基であっても異なってもよい。ｍは１〜１０の整数であり、また、式中、Ｙ₁はＮＨ₃基又は下記一般式（２）で表されるトリアジン誘導体である。但し、０＜ｐ≦ｎ＋２、０＜ｑ≦ｎ＋２且つ０＜ｐ＋ｑ≦ｎ＋２。）

（式中、Ｚ₁及びＺ₂は同一でも異なっていてもよく、−ＮＲ₅Ｒ₆基［ここでＲ₅、Ｒ₆は同一又は異なったＨもしくは炭素数１〜６の直鎖もしくは分岐のアルキル基もしくはメチロール基］、水酸基、メルカプト基、炭素数１〜１０の直鎖もしくは分岐のアルキル基、炭素数１〜１０の直鎖もしくは分岐のアルコキシル基、フェニル基及びビニル基からなる群より選ばれる基である。）

（式中、ｐは１であり、Ｘ₁はピペラジンであり、ｎは２〜１００である。）

（式中、ｑは２であり、Ｙ₁はメラミンであり、ｎは２〜１００である。）

本発明によれば、高密度ポリエチレンが含まれる層に難燃性合成樹脂化合物（リン系化合物の難燃剤）が添加されるため、難燃性合成樹脂化合物が添加される層の耐火性を向上させることができる。このため、外壁を厚肉化することなく所望の耐火性が得られる燃料タンクを提供することが可能になる。

また、本発明において、前記再生材層が前記難燃性合成樹脂化合物を含むようにするとよい。その際、前記外壁の肉厚をｗ［ｍｍ］とし、前記外壁に対する前記再生材層の割合をｘ［％］とし、前記再生材層に添加する前記難燃性合成樹脂化合物の添加量をＡ［ｇ］とし、前記外壁の耐穴あき時間をＴａ［ｍｉｎ］とした場合に、
Ｔａ−ｗ（１００−ｘ）／１００×０．５２≦７．７０２２Ａ＋０．５７
（但し、Ａ［ｇ］は１０［ｃｍ］×１０［ｃｍ］あたりの添加量）
なる関係が成立するようにするとよい。

高密度ポリエチレンの再生材を含む再生材層は新材を含む最内層及び最外層と比較して、耐火性が低い。再生材層の再生材に難燃性合成樹脂化合物を添加することにより、燃料タンクの耐火性を効果的に向上させることができる。

本発明は、タンクの外壁が、内面から外面に向かって、最内層、内側接着層、バリア層、外側接着層、再生材層、最外層という順に積層された多層構造で構成され、前記最内層と前記最外層が高密度ポリエチレンからなり、前記再生材層が高密度ポリエチレンの再生材を含む燃料タンクの製造方法であって、前記外壁の肉厚をｗ［ｍｍ］とし、前記外壁に対する前記再生材層の割合をｘ［％］とし、前記再生材層に添加する難燃剤の添加量をＡ［ｇ］とし、前記外壁の耐穴あき時間をＴａ［ｍｉｎ］とした場合に、
Ｔａ−ｗ（１００−ｘ）／１００×０．５２≦７．７０２２Ａ＋０．５７
（但し、Ａ［ｇ］は１０［ｃｍ］×１０［ｃｍ］あたりの添加量）
なる関係が成立するように、再生材層に対する難燃性合成樹脂化合物の添加量を決定し、決定した添加量の前記難燃性合成樹脂化合物を前記再生材層に添加する工程を含み、前記難燃性合成樹脂化合物は、ポリオレフィン系樹脂１００質量部に対して、下記一般式（１）で表されるリン酸塩化合物５〜７０質量部、又は下記一般式（３）で表されるポリリン酸ピペラジン塩と下記一般式（４）で表されるポリリン酸メラミン塩との組み合わせ５〜７０質量部を含むことを特徴とする。

（式中、ｎは１〜１００の整数であり、Ｘ₁は［Ｒ₁Ｒ₂Ｎ（ＣＨ₂）_mＮＲ₃Ｒ₄］、ピペラジン又はピペラジン環を含むジアミンであり、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃及びＲ₄はそれぞれＨもしくは炭素数１〜５の直鎖又は分岐のアルキル基であり、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃及びＲ₄は同一の基であっても異なってもよい。ｍは１〜１０の整数であり、また、式中、Ｙ₁はＮＨ₃基又は下記一般式（２）で表されるトリアジン誘導体である。但し、０＜ｐ≦ｎ＋２、０＜ｑ≦ｎ＋２且つ０＜ｐ＋ｑ≦ｎ＋２。）

（式中、Ｚ₁及びＺ₂は同一でも異なっていてもよく、−ＮＲ₅Ｒ₆基［ここでＲ₅、Ｒ₆は同一又は異なったＨもしくは炭素数１〜６の直鎖もしくは分岐のアルキル基もしくはメチロール基］、水酸基、メルカプト基、炭素数１〜１０の直鎖もしくは分岐のアルキル基、炭素数１〜１０の直鎖もしくは分岐のアルコキシル基、フェニル基及びビニル基からなる群より選ばれる基である。）

（式中、ｐは１であり、Ｘ₁はピペラジンであり、ｎは２〜１００である。）

（式中、ｑは２であり、Ｙ₁はメラミンであり、ｎは２〜１００である。）

本発明によれば、高密度ポリエチレンが含まれる再生材層に難燃性合成樹脂化合物（リン系化合物の難燃剤）が添加されるため、再生材層の耐火性を向上させることができる。このため、外壁を厚肉化することなく所望の耐火性が得られる燃料タンクの製造方法を提供することが可能になる。

さらに、外壁の耐穴あき時間Ｔａを閾値Ｔａ１［ｍｉｎ］以上にしたい場合に、外壁の肉厚ｗと、外壁に対する再生材層の割合ｘと、が特定されれば、再生材層に添加する難燃性合成樹脂化合物の添加量Ａを決めることができる。

本発明によれば、高密度ポリエチレンが含まれる層に難燃性合成樹脂化合物（リン系化合物の難燃剤）が添加されるため、難燃性合成樹脂化合物が添加される層の耐火性を向上させることができる。このため、外壁を厚肉化することなく所望の耐火性が得られる燃料タンク及びその製造方法を提供することが可能になる。

図１は本実施形態に係る燃料タンク及びポンプモジュールの外観図である。 図２は外壁の断面図である。 図３は開口部の断面図である。 図４は燃料タンクの一連の製造工程を説明するための工程説明図である。 図５はＨＤＰＥの肉厚と穴あき時間との相関図である。 図６は再生材に対する難燃剤の添加量と再生材層が耐える時間との相関図である。

以下、本発明に係る燃料タンク及びその製造方法について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では本発明に係る燃料タンクを自動車用の燃料タンクに使用した場合の一実施形態を想定して説明する。

［燃料タンク１０の構造］
図１は本実施形態に係る燃料タンク１０及びポンプモジュール２２の外観図である。図１に示されるように本実施形態に係る燃料タンク１０は、合成樹脂製の外壁１２と、外壁１２に形成される開口部１４とを備える。開口部１４は、外壁１２とは別体の開口部材２０により形成される。開口部材２０は、開口する筒状部１６と、筒状部１６の外側に張り出す鍔部１８とからなる。鍔部１８と外壁１２の境界箇所（図３参照）にはプリプレグ７０が溶着される。燃料タンク１０の内部には、ポンプモジュール２２のポンプ本体２２ａが収容される。ポンプ本体２２ａは、開口部１４から燃料タンク１０の内部に挿入される。ポンプモジュール２２の天板２２ｂはポンプ本体２２ａよりも大径であり、シール部材２４を介して開口部１４を閉塞する。締結部材２６が、ポンプモジュール２２の天板２２ｂに被せられると共に、開口部材２０の筒状部１６に締結されると、燃料タンク１０は密封される。

［外壁１２の構造］
図２を用いて外壁１２の構造を説明する。図２は外壁１２の断面図である。外壁１２は、ＨＤＰＥを主たる材料とする合成樹脂にて形成される。外壁１２はブロー成形により製造される。ブロー成形については後述する。この外壁１２は、内面１２ｉから外面１２ｏに向かって、最内層３２、内側接着層３４、バリア層３６、外側接着層３８、再生材層４０、最外層４２という順に積層された多層構造で構成される。本実施形態の外壁１２の構造と同じ構造は、例えば特開２０１４−１０４９２０号公報に開示されている。

外壁１２の内面１２ｉを形成する最内層３２と、外壁１２の外面１２ｏを形成する最外層４２には、主としてＨＤＰＥの新材が含まれる。内側接着層３４と、外側接着層３８には、主として変性ポリエチレン（以下、変性ＰＥという。）が含まれる。バリア層３６には、主としてエチレンビニルアルコール共重合体（ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ、以下、ＥＶＯＨという。）が含まれる。

再生材層４０には、主としてＨＤＰＥの再生材が含まれる。ＨＤＰＥの再生材はＨＤＰＥの新材と比較すると耐火性が低い。このため、本実施形態では再生材層４０の再生材に難燃性の物質が添加される。例えば、特許第４７５３４９８号公報に開示された難燃性合成樹脂化合物が使用される。具体的には、（Ａ）ポリオレフィン系樹脂１００質量部に対して、（Ｂ１）下記一般式（１）で表されるリン酸塩化合物５〜７０質量部、又は（Ｂ２）下記一般式（３）で表されるポリリン酸ピペラジン塩と下記一般式（４）で表されるポリリン酸メラミン塩との組み合わせ５〜７０質量部、を添加してなる難燃性合成樹脂化合物［（Ａ）＋（Ｂ１）又は（Ａ）＋（Ｂ２）］（以下、単に「難燃剤」ともいう。）が用いられる。

（式中、ｎは１〜１００の整数であり、Ｘ₁は［Ｒ₁Ｒ₂Ｎ（ＣＨ₂）_mＮＲ₃Ｒ₄］、ピペラジン又はピペラジン環を含むジアミンであり、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃及びＲ₄はそれぞれＨもしくは炭素数１〜５の直鎖又は分岐のアルキル基であり、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃及びＲ₄は同一の基であっても異なってもよい。ｍは１〜１０の整数であり、また、式中、Ｙ₁はＮＨ₃基又は下記一般式（２）で表されるトリアジン誘導体である。但し、０＜ｐ≦ｎ＋２、０＜ｑ≦ｎ＋２且つ０＜ｐ＋ｑ≦ｎ＋２。）

（式中、Ｚ₁及びＺ₂は同一でも異なっていてもよく、−ＮＲ₅Ｒ₆基［ここでＲ₅、Ｒ₆は同一又は異なったＨもしくは炭素数１〜６の直鎖もしくは分岐のアルキル基もしくはメチロール基］、水酸基、メルカプト基、炭素数１〜１０の直鎖もしくは分岐のアルキル基、炭素数１〜１０の直鎖もしくは分岐のアルコキシル基、フェニル基及びビニル基からなる群より選ばれる基である。）

（式中、ｐは１であり、Ｘ₁はピペラジンであり、ｎは２〜１００である。）

（式中、ｑは２であり、Ｙ₁はメラミンであり、ｎは２〜１００である。）

上記（Ａ）で示されるポリオレフィン系樹脂としては、ポリプロピレン、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖低密度ポリエチレン、ポリブテン、ポリ−３−メチルペンテン等のα−オレフィン重合体又はエチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−プロピレン共重合体等のポリオレフィン系樹脂及びこれらの共重合体を用いることができる。

上記（Ｂ１）の上記一般式（１）で表されるリン酸塩化合物において、式中Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃及びＲ₄で表されるアルキル基としては、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、第二ブチル、第三ブチル、ペンチルを用いることができる。

上記（Ｂ１）の上記一般式（１）で表されるリン酸塩化合物としては、ジアミンとトリアジン誘導体及び（ポリ又はピロ）リン酸から得られるリン酸アミン塩を用いることができる。

ジアミン類としては、例えば、Ｎ，Ｎ，Ｎ'，Ｎ'−テトラメチルジアミノメタン、エチレンジジアミン、Ｎ，Ｎ'−ジメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ'−ジエチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ'，Ｎ'−テトラメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ'，Ｎ'−ジエチルエチレンジアミン、１，２−プロパンジアミン、１，３−プロパンジアミン、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、１，７−ジアミノへプタン、１，８−ジアミノオクタン、１，９−ジアミノノナン、１，１０−ジアミノデカン、ピペラジン、トランス−２，５−ジメチルピペラジン、１，４−ビス（２−アミノエチル）ピペラジン、１，４−ビス（３−アミノプロピル）ピペラジン等を用いることができる。

トリアジン誘導体としては、例えば、メラミン、アセトグアナミン、ベンゾグアナミン、アクリルグアナミン、２，４−ジアミノ−６−ノニル−１，３，５−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−ハイドロキシ−１，３，５−トリアジン、２−アミノ−４，６−ジハイドロキシ−１，３，５−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−メトキシ−１，３，５−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−エトキシ−１，３，５−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−プロポキシ−１，３，５−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−イソプロポキシ−１，３，５−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−メルカプト−１，３，５−トリアジン、２−アミノ−４，６−ジメルカプト−１，３，５−トリアジン等を用いることができる。

再生材層４０に対する難燃剤の添加量は、条件に応じて特定される。難燃剤の添加量については後述する。

［開口部１４の構造］
図３を用いて開口部１４の構造を説明する。図３は開口部１４の断面図である。図３に示されるように、開口部１４は、筒状部１６と鍔部１８とからなる開口部材２０により形成される。そして、鍔部１８の周縁にはプリプレグ７０が溶着される。

筒状部１６はナイロンにて形成される。筒状部１６の外周面のうちの上方には螺旋状の雄ねじ部５０が形成されており、この雄ねじ部５０に対して締結部材２６（図１参照）の内周面に形成された雌ねじ部（図示せず）が螺合される。筒状部１６の外周面のうちの下方に位置する外周面５２には、鍔部１８の内周面６０が接合される。

鍔部１８はポリエチレンにて形成される。鍔部１８の下面１８ｄのうち、周縁を含む部分には、外周方向に向かって直線状に傾斜する傾斜部６２が形成される。傾斜部６２により、鍔部１８の肉厚は、筒状部１６から離れるほど薄くなる。傾斜部６２の傾斜の起点は、下面１８ｄのいずれの位置であってもよい。鍔部１８の下面１８ｄには、外壁１２の外面１２ｏが溶着される。

鍔部１８の上面１８ｕには、環状の凹部６４が形成される。凹部６４は、プリプレグ７０と鍔部１８との溶着箇所よりも筒状部１６側に位置し、且つ、筒状部１６を囲むように配置される。締結部材２６（図１参照）が筒状部１６に締結されると、締結部材２６の下端部は凹部６４に収まる。

プリプレグ７０は、炭素繊維やガラス繊維等の繊維で補強された合成樹脂が環状に加工されたシート部材である。プリプレグ７０は、外壁１２の外面１２ｏと鍔部１８の上面１８ｕの周縁に跨って溶着される。プリプレグ７０は、鍔部１８と外壁１２との境界を覆うことにより、また、外壁１２と共に鍔部１８を挟み込むことにより、鍔部１８が外壁１２から剥離することを防止する。

［燃料タンク１０の製造方法］
図４を用いて燃料タンク１０の製造方法を説明する。図４は燃料タンク１０の一連の製造工程を説明するための工程説明図である。本実施形態ではブロー成形により燃料タンク１０を製造する。図４では、ブロー成形時に使用される一対の金型（第１金型８０及び第２金型８２）や燃料タンク１０の各構成部品の断面が工程毎に示されている。

第１工程では、第１金型８０の金型表面（意匠面）８０ａに環状のプリプレグ７０の上面７０ｕを取り付けて、第１金型８０の金型表面８０ａの所定位置にプリプレグ７０を一時的に固定する。

第２工程では、第１金型８０に対して固定したプリプレグ７０の下面７０ｄの正面に、昇温した熱板８４を配置し、プリプレグ７０に熱を加えて軟化させる。このとき、プリプレグ７０に熱板８４を接触させる接触式でもよいし、プリプレグ７０に熱板８４を接触させない非接触式でもよい。

第３工程では、軟化した環状のプリプレグ７０の内周側に開口部材２０の筒状部１６を挿通する。そして、押し具８６で開口部材２０をプリプレグ７０側に押し付けて、プリプレグ７０の下面７０ｄのうちの内周側の面と開口部材２０の鍔部１８の上面１８ｕとを溶着する。こうして金型表面８０ａの所定位置に開口部材２０を一時的に固定する。

なお、第１金型８０の金型表面８０ａ及び／又は第２金型８２の金型表面８２ａの任意の位置に、外壁１２（図１参照）を部分的に補強するためのプリプレグ７２を取り付けておくことも可能である。プリプレグ７２は、外壁１２を部分的に補強する。プリプレグ７０と同様に、プリプレグ７２も熱板８４等で軟化させておくことが望ましい。

第４工程では、加熱されて可塑化した合成樹脂を押し出し機８８からダイ９０に押し出し、さらにダイ９０で合成樹脂を筒状のパリソン１２´にする。パリソン１２´は自重によって下方に伸び、第１金型８０と第２金型８２との間に供給される。押し出し機８８は、図２に示される各層（最内層３２、内側接着層３４、バリア層３６、外側接着層３８、再生材層４０、最外層４２）の材料を個々に押し出す。ダイ９０は、個々に押し出された材料を図２に示される積層構造と同等の積層構造のパリソン１２´を形成する。このため、パリソン１２´は第１金型８０と第２金型８２との間に供給された時点で既に図２に示されるようなＨＤＰＥ、変性ＰＥ、ＥＶＯＨの積層構造になっている。

第５工程では、第１金型８０及び第２金型８２を型閉して、パリソン１２´を第１金型８０と第２金型８２とで挟む。パリソン１２´を挟んだときに生じた不要な部分は後に再生材として再利用される。

第６工程では、型閉した第１金型８０及び第２金型８２のキャビティ９２にノズル９４を差し込み、ノズル９４を介してキャビティ９２内のパリソン１２´に気体（空気）を吹き込む。すると、パリソン１２´は膨張し、第１金型８０の金型表面８０ａ及び第２金型８２の金型表面８２ａに密着する。このとき、パリソン１２´とプリプレグ７０の下面７０ｄのうちの外周側の面とがブロー成形で溶着される。また、パリソン１２´と鍔部１８の下面１８ｄとがブロー成形圧力により互いに押し付けられて溶着される。パリソン１２´が冷却して固化すると、外壁１２に開口部１４を備えた燃料タンク１０（図１参照）となる。

以上の工程を経て、外壁１２の外面１２ｏと鍔部１８の上面１８ｕに跨ってプリプレグ７０が溶着される。プリプレグ７０は鍔部１８と異なり、後に外壁１２となるパリソン１２´に対して軟化した状態で溶着する。このとき、パリソン１２´も軟化しているため、パリソン１２´とプリプレグ７０との溶着は強固になる。結果として、パリソン１２´が硬化した外壁１２とプリプレグ７０との溶着強度は高く、プリプレグ７０は外壁１２から剥離しにくくなる。

［難燃剤の添加量］
燃料タンク１０には、所定の燃焼試験が実施された場合に穴があくまで耐えるべき時間（以下、耐穴あき時間という）Ｔａが規定される。例えば、日本国の国土交通省により道路運送車両の保安基準が定められている。その保安基準の中で「乗用車用プラスチック製燃料タンクの技術基準」が定められ、その中で燃焼試験（耐火性試験ともいう）が定められている。この燃焼試験は、容量の半分を燃料で満たす燃料タンク１０とガソリンを燃焼させて発生させる炎とを直接及び間接接触させるものである。直接及び間接接触の時間はそれぞれ１［ｍｉｎ］であることから、この燃焼試験における耐穴あき時間Ｔａを２［ｍｉｎ］と設定することができる。

燃料タンク１０の外壁１２はこの耐穴あき時間Ｔａ以上の耐火性を備える必要がある。前述したように、外壁１２を厚肉化すれば耐火性は向上する。本発明者らは、ＨＤＰＥ（新材）の燃焼試験を行い、ＨＤＰＥに穴があくまでに要する時間（以下、穴あき時間という）Ｔｂを測定した。その結果を図５に示す。図５はＨＤＰＥ（新材）の肉厚Ｗ（［ｍｍ］）と穴あき時間Ｔｂ（［ｍｉｎ］）との関係を示す。この結果から、ＨＤＰＥの新材に関しては、下記（１）式が成立することが判明した。
Ｔｂ＝０．５２Ｗ ・・・ （１）

図２に示されるように、燃料タンク１０の外壁１２は多層構造である。このうち穴あき時間Ｔｂに影響を及ぼすのは、最内層３２及び最外層４２と、再生材層４０である。一方、内側接着層３４とバリア層３６と外側接着層３８は相対的に薄く、穴あき時間Ｔｂには実質的に影響を及ぼさない。このため、以下の説明では内側接着層３４とバリア層３６と外側接着層３８を無視することとする。

ＨＤＰＥの新材からなる最内層３２及び最外層４２に関しては上記（１）式が成立する。一方、ＨＤＰＥの再生材は新材よりも耐火性が低い。このため、ＨＤＰＥの再生材からなる再生材層４０に関しては上記（１）式が成立しない。再生材に関しては、上記（１）式の定数０．５２が小さくなる。

本発明者らは、再生材層４０に難燃剤を添加して、再生材層４０の耐火性を向上させること、すなわち耐穴あき時間を延ばすことを検討した。具体的には、外壁１２の耐穴あき時間Ｔａに対して、最内層３２及び最外層４２の穴あき時間ｔ１（合計値）で不足する時間を、再生材層４０の耐穴あき時間ｔ２で補うという観点で、難燃剤の添加量を検討した。言い換えると、最内層３２及び最外層４２の穴あき時間ｔ１と、再生材層４０の耐穴あき時間ｔ２とで、外壁１２の耐穴あき時間Ｔａを確保するという観点で、難燃剤の添加量を検討した。その際、外壁１２の肉厚ｗに対する再生材層４０の肉厚ｗ２の比率（３０％、４０％、５０％）毎に、外壁１２の肉厚ｗを変えた場合の難燃剤の添加量を求めた。

外壁１２に要求される耐穴あき時間Ｔａを２［ｍｉｎ］と想定し、外壁１２の肉厚ｗに対して再生材層４０の肉厚ｗ２が３０％である場合の各数値を下記表１に示す。同様に、外壁１２の肉厚ｗに対して再生材層４０の肉厚ｗ２が４０％である場合の各数値を下記表２に示し、外壁１２の肉厚ｗに対して再生材層４０の肉厚ｗが５０％である場合の各数値を下記表３に示す。なお、各表１〜３において、ｗは外壁１２の肉厚、ｗ１は最内層３２及び最外層４２の肉厚（合計値）、ｔ１は最内層３２及び最外層４２の穴あき時間（合計値）、ｗ２は再生材層４０の肉厚である。そして、ｔ２は再生材層４０の耐穴あき時間である。時間ｔ１は、上記（１）式に基づいて、ｔ１＝０．５２ｗ１から求められる。また、時間ｔ２は、ｔ２＝２−ｔ１から求められる。

本発明者らは、外壁１２の肉厚ｗが１．５［ｍｍ］、３［ｍｍ］、４［ｍｍ］である場合に着目し、ＨＤＰＥの再生材に対する難燃剤の添加量をシミュレーションにより検討した。具体的には、所定容量（５リットル）の燃料タンク１０をＨＤＰＥの再生材で構成し、その際に、上記各表１〜表３における再生材層４０の耐穴あき時間ｔ２を得るべく、ＨＤＰＥの再生材に対する難燃剤の添加量Ａを調整した。その結果を下記表４に示す。

上記表４における難燃剤の添加量Ａというのは、難燃剤の添加量を単位面積（１０［ｃｍ］×１０［ｃｍ］）当たりの量（［ｇ／ｃｍ²］）に換算した値である。つまり、難燃剤の添加量は、外壁１２の肉厚に関係なく外壁１２の面積（表面積）に応じて決められる。この単位面積あたりの難燃剤の添加量Ａを横軸にとり、再生材層４０が耐える時間ｔ２を縦軸にとると、図６のようになる。図６から、難燃剤の添加量Ａと再生材層４０の耐穴あき時間ｔ２との間には、下記（２）式で示される相関関係があることが判明した。
ｔ２＝７．７０２２Ａ＋０．５７ ・・・ （２）

図６及び上記（２）式から、再生材層４０の耐穴あき時間ｔ２は、再生材層４０の厚さｗ２よりも、難燃剤の添加量（単位面積当たりの添加量）Ａとの間で相関関係があることが判明した。

ここで、再生材層４０の耐穴あき時間ｔ２は、前述したように、ｔ２＝２−ｔ１から求められ、ｔ１はｔ１＝０．５２ｗ１から求められることから、上記（２）式は下記（３）式のように変形できる。なお、ｘは外壁１２の肉厚ｗに対する再生材層４０の肉厚ｗ２の割合（パーセント）である。
２−ｗ（１００−ｘ）／１００×０．５２＝７．７０２２Ａ＋０．５７
・・・ （３）

上記（３）式から、次のような結果を導き出せる。すなわち、燃料タンク１０において、外壁１２の肉厚ｗと、外壁１２に対する再生材層４０の割合ｘと、再生材層４０に添加する難燃剤の添加量Ａとの間に、下記（４）式が成立すれば、外壁１２の耐穴あき時間を２［ｍｉｎ］以上にすることができる。
２−ｗ（１００−ｘ）／１００×０．５２≦７．７０２２Ａ＋０．５７
・・・ （４）

なお、上記（４）式を、外壁１２の耐穴あき時間Ｔａ［ｍｉｎ］を用いて一般化すると、下記（５）式のようになる。
Ｔａ−ｗ（１００−ｘ）／１００×０．５２≦７．７０２２Ａ＋０．５７
・・・ （５）

つまり、燃料タンク１０において、外壁１２の肉厚ｗと、外壁１２に対する再生材層４０の割合ｘと、再生材層４０に添加する難燃剤の添加量Ａとの間に、上記（５）式が成立すれば、外壁１２の耐穴あき時間Ｔａを閾値Ｔａ１［ｍｉｎ］以上にすることができる。言い換えると、外壁１２の耐穴あき時間Ｔａを閾値Ｔａ１［ｍｉｎ］以上にしたい場合に、外壁１２の肉厚ｗと、外壁１２に対する再生材層４０の割合ｘと、が特定されれば、上記（５）式から、再生材層４０に添加すべき必要最低限の添加量Ａを決めることができる。

なお、上記表４にて、外壁１２の肉厚ｗを１．５［ｍｍ］〜４．０［ｍｍ］の範囲にしているのは次の理由による。外壁１２の肉厚ｗを厚くすると燃料タンク１０が重くなる。このため、外壁１２の肉厚ｗの上限は概ね４［ｍｍ］程度が望ましい。燃料タンク１０の軽量化という観点では外壁１２の肉厚ｗが薄肉であることが望ましいが、外壁１２が薄すぎると変形しやすくなる。このため、外壁１２の肉厚ｗの下限は概ね１．５［ｍｍ］程度が望ましい。

本実施形態によれば、高密度ポリエチレンが含まれる再生材層４０に難燃剤が添加されるため、再生材層４０の耐火性を向上させることができる。このため、外壁１２を厚肉化することなく所望の耐火性が得られる燃料タンク１０を提供することが可能になる。

また、本実施形態では、ＨＤＰＥの新材を含む最内層３２及び最外層４２と比較して、耐火性が低い再生材を含む再生材層４０に難燃剤を添加している。このため、燃料タンク１０の耐火性を効果的に向上させることができる。

また、本実施形態によれば、外壁１２の肉厚ｗに関わらず燃料タンク１０の耐火性を向上させることが可能になる。このため、外壁１２を薄肉化することが可能になる。外壁１２を薄肉化することで、燃料タンク１０の軽量化を図れる。

なお、本発明は、前述の実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、前述の実施形態では再生材層４０に難燃剤を添加したが、最内層３２と最外層４２の両方又はいずれか一方に含まれるＨＤＰＥに難燃剤を添加してもよい。

１０…燃料タンク １２…外壁
１２ｉ…内面 １２ｏ…外面
３２…最内層 ３４…内側接着層
３６…バリア層 ３８…外側接着層
４０…再生材層 ４２…最外層

Claims (4)

1. タンクの外壁が、内面から外面に向かって、最内層、内側接着層、バリア層、外側接着層、再生材層、最外層という順に積層された多層構造で構成され、前記最内層と前記最外層が高密度ポリエチレンからなり、前記再生材層が高密度ポリエチレンの再生材を含む燃料タンクであって、
   前記再生材層は、ポリオレフィン系樹脂１００質量部に対して、下記一般式（１）で表されるリン酸塩化合物５〜７０質量部、又は下記一般式（３）で表されるポリリン酸ピペラジン塩と下記一般式（４）で表されるポリリン酸メラミン塩との組み合わせ５〜７０質量部を添加してなる難燃性合成樹脂化合物をさらに含み、
   前記外壁の肉厚をｗ［ｍｍ］とし、前記外壁に対する前記再生材層の割合をｘ［％］とし、前記再生材層に添加される前記難燃性合成樹脂化合物の添加量をＡ［ｇ］とし、容量の半分を燃料で満たした状態でガソリンを燃焼させて発生させた炎に接触させる燃焼試験が実施された場合に前記外壁に穴があくまで耐えるべき時間である耐穴あき時間をＴａ［ｍｉｎ］とした場合に、
   Ｔａ−ｗ（１００−ｘ）／１００×０．５２≦７．７０２２Ａ＋０．５７
   （但し、Ａ［ｇ］は１０［ｃｍ］×１０［ｃｍ］あたりの添加量）
   なる関係が成立する
   ことを特徴とする燃料タンク。
   

   

   （式中、ｎは１〜１００の整数であり、Ｘ₁は［Ｒ₁Ｒ₂Ｎ（ＣＨ₂）_mＮＲ₃Ｒ₄］、ピペラジン又はピペラジン環を含むジアミンであり、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃及びＲ₄はそれぞれＨもしくは炭素数１〜５の直鎖又は分岐のアルキル基であり、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃及びＲ₄は同一の基であっても異なってもよい。ｍは１〜１０の整数であり、また、式中、Ｙ₁はＮＨ₃基又は下記一般式（２）で表されるトリアジン誘導体である。但し、０＜ｐ≦ｎ＋２、０＜ｑ≦ｎ＋２且つ０＜ｐ＋ｑ≦ｎ＋２。）
   

   

   （式中、Ｚ₁及びＺ₂は同一でも異なっていてもよく、−ＮＲ₅Ｒ₆基［ここでＲ₅、Ｒ₆は同一又は異なったＨもしくは炭素数１〜６の直鎖もしくは分岐のアルキル基もしくはメチロール基］、水酸基、メルカプト基、炭素数１〜１０の直鎖もしくは分岐のアルキル基、炭素数１〜１０の直鎖もしくは分岐のアルコキシル基、フェニル基及びビニル基からなる群より選ばれる基である。）
   

   

   （式中、ｐは１であり、Ｘ₁はピペラジンであり、ｎは２〜１００である。）
   

   

   （式中、ｑは２であり、Ｙ₁はメラミンであり、ｎは２〜１００である。）
2. 請求項１に記載の燃料タンクにおいて、
   前記外壁の肉厚は１．５［ｍｍ］〜４．０［ｍｍ］である
   ことを特徴とする燃料タンク。
3. タンクの外壁が、内面から外面に向かって、最内層、内側接着層、バリア層、外側接着層、再生材層、最外層という順に積層された多層構造で構成され、前記最内層と前記最外層が高密度ポリエチレンからなり、前記再生材層が高密度ポリエチレンの再生材を含む燃料タンクの製造方法であって、
   前記外壁の肉厚をｗ［ｍｍ］とし、前記外壁に対する前記再生材層の割合をｘ［％］とし、前記再生材層に添加する難燃剤の添加量をＡ［ｇ］とし、容量の半分を燃料で満たした状態でガソリンを燃焼させて発生させた炎に接触させる燃焼試験が実施された場合に前記外壁に穴があくまで耐えるべき時間である耐穴あき時間をＴａ［ｍｉｎ］とした場合に、
   Ｔａ−ｗ（１００−ｘ）／１００×０．５２≦７．７０２２Ａ＋０．５７
   （但し、Ａ［ｇ］は１０［ｃｍ］×１０［ｃｍ］あたりの添加量）
   なる関係が成立するように、前記再生材層に対する難燃性合成樹脂化合物の添加量を決定し、決定した添加量の前記難燃性合成樹脂化合物を前記再生材層に添加する工程を含み、
   前記難燃性合成樹脂化合物は、ポリオレフィン系樹脂１００質量部に対して、下記一般式（１）で表されるリン酸塩化合物５〜７０質量部、又は下記一般式（３）で表されるポリリン酸ピペラジン塩と下記一般式（４）で表されるポリリン酸メラミン塩との組み合わせ５〜７０質量部を含む
   ことを特徴とする燃料タンクの製造方法。
   

   

   （式中、ｎは１〜１００の整数であり、Ｘ₁は［Ｒ₁Ｒ₂Ｎ（ＣＨ₂）_mＮＲ₃Ｒ₄］、ピペラジン又はピペラジン環を含むジアミンであり、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃及びＲ₄はそれぞれＨもしくは炭素数１〜５の直鎖又は分岐のアルキル基であり、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃及びＲ₄は同一の基であっても異なってもよい。ｍは１〜１０の整数であり、また、式中、Ｙ₁はＮＨ₃基又は下記一般式（２）で表されるトリアジン誘導体である。但し、０＜ｐ≦ｎ＋２、０＜ｑ≦ｎ＋２且つ０＜ｐ＋ｑ≦ｎ＋２。）
   

   

   （式中、Ｚ₁及びＺ₂は同一でも異なっていてもよく、−ＮＲ₅Ｒ₆基［ここでＲ₅、Ｒ₆は同一又は異なったＨもしくは炭素数１〜６の直鎖もしくは分岐のアルキル基もしくはメチロール基］、水酸基、メルカプト基、炭素数１〜１０の直鎖もしくは分岐のアルキル基、炭素数１〜１０の直鎖もしくは分岐のアルコキシル基、フェニル基及びビニル基からなる群より選ばれる基である。）
   

   

   （式中、ｐは１であり、Ｘ₁はピペラジンであり、ｎは２〜１００である。）
   

   

   （式中、ｑは２であり、Ｙ₁はメラミンであり、ｎは２〜１００である。）
4. 請求項３に記載の燃料タンクの製造方法において、
   前記外壁の肉厚は１．５［ｍｍ］〜４．０［ｍｍ］である
   ことを特徴とする燃料タンクの製造方法。

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