JP7017629B2 - 自動車のための液体容器および液体容器を製造するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動車のための液体容器および液体容器を製造するための方法に関する。

自動車では、液体容器は、燃料、排気後処理のための水性尿素溶液、またはエンジンを冷却するためもしくは水噴射のための水などの動作液体を貯蔵するのに役立つ。

特に、プラスチック材料燃料容器は、すべての動作条件の下で衝突安全性、最大許容燃料蒸発放出、および燃料漏れの防止に関して複数の法規定を満たさなければならない。これは従来、共押し出しブロー成形によって製造される多層壁構成を通じて達成される。この文脈において、例えばＥＶＯＨ（エチレンビニルアルコール共重合体）透過バリアが、サンドイッチ構造の様式で２つの面上のＨＤＰＥ（高密度ポリエチレン）層によって封入され、ＬＤＰＥ（低密度ポリエチレン）の接着促進層がオプションとして、中央のＥＶＯＨバリア層を外側のＨＤＰＥカバー層に接続するために使用される。

同時に、このタイプのプラスチック材料燃料容器は、燃料消費およびそれ故にまた自動車の二酸化炭素放出もさらに低減するために、できる限り低い重量を有すべきであるという要件がある。

しかしながら、必要とされる最小の壁厚を達成するための伸張プロセスの結果として、押し出しブロー成形によって製造されるプラスチック材料燃料容器についての重量節減の見込みは、プロセスに基づいて著しく制限されており、必要とされる最小の壁厚は、例えば製造すべき容器についての寸法安定性要件および火災要件から生じる。

射出成形を通じて、より均一な壁厚は、必要とされる最小の壁厚が、少ない材料の使用で達成可能であるような方法で、射出成形によって製造されるプラスチック材料燃料容器の重量が、共押し出しブロー成形によって製造されるプラスチック材料燃料容器と比較して全体的に低減可能であるような方法で、達成可能である。それ故に、射出成形によって製造されるプラスチック材料燃料容器の壁厚は、例えば３ｍｍのこともあり、一方共押し出しブロー成形によって製造される比較可能なプラスチック材料燃料容器は、５ｍｍの壁厚を有する。さらに、プラスチック材料燃料容器の機能部品は、射出成形によってコスト効率よく一体化することができる。

液体容器、特にプラスチック材料燃料容器の製造における１つの課題は、炭化水素放出を最小限にするためのバリア機能も満たし、同時に動作中の寸法安定性および衝突安全性についての機械的部品要件も満たす壁を製造することである。

この文脈において、相反する目標が、機械的特性に関して生じる。一方では、プラスチック材料燃料容器は、実質的にその固有重量および受け取る液体の静荷重下で変形すべきでなく、８０℃の温度に至るまで壁のたるみを防止することが必要である。プラスチック材料燃料容器の高剛性が、それ故に必要とされる。他方では、－４０℃を上限とする低温においてさえ、燃料ブラッダの構造的一体性が、衝突シナリオにおいて燃料が漏れ出るのを防止するために確保されるような方法で、衝突応力下での高い変形能が、提供されるべきである。

炭化水素放出を最小限にするためのバリア機能に関して、ＨＤＰＥのベース材料およびＥＶＯＨのバリア層を用いた、共押し出しブロー成形から知られている５または６層の壁構成は、射出成形によって容易に実施することができない。単相として、必要とされるバリア機能も満たし、上述の機械的要件も満たすベース材料は、知られていない。

この背景に対して、本発明は、上述の要件を少なくとも部分的に満たし、特に軽量で、寸法的に安定で、衝突安全で、最小化された放出の液体容器を可能にする、自動車のための液体容器および自動車のための液体容器を製造するための方法を特定するという技術的問題に基づいている。

上述の技術的問題は、請求項１に記載の液体容器および請求項７に記載の方法の各々によって解決される。本発明のさらなる実施形態は、従属項および以下の記述から生じる。

本発明の第１の態様は、液体を貯蔵するための貯蔵容積を備え、貯蔵容積を少なくとも部分的に区切る少なくとも１つのシェルを備える、自動車のための液体容器に関し、シェルは、少なくとも部分的に射出成形プロセスにおいて製造されており、シェルは、バリア膜を有し、シェルは、少なくとも部分的にまたは完全に熱可塑性繊維強化複合材料で形成される補強要素を有し、シェルは、少なくとも部分的にまたは完全に射出成形材料で形成される単一パートまたはマルチパートの支持構造物を有し、バリア膜は、補強要素に一体的に接合され、バリア膜および補強要素はそれぞれ、支持構造物に一体的に接合される。

射出成形材料は、目標とされる様式で機能的に最適化される要素と組み合わされるので、寸法的に安定で、衝突安全で、放出の観点から最小化される、より軽量な液体容器が、特定可能である。この文脈において、バリア機能は、マリア膜に起因している。補強要素および支持構造物は、液体容器を寸法的に安定でかつ衝突安全にする。

液体容器は、燃焼機関によって駆動される自動車のためのプラスチック材料燃料容器であってもよい。

バリア膜は、シェルを通り抜ける炭化水素の透過を最小限にするための透過バリアとしてセットアップされてもよい。バリア膜は、単層または多層で構成されてもよい。

液体容器、特にプラスチック材料容器は、約４ｍｍ以下の壁厚を有してもよい。液体容器は、パイプ末端または類似のものなどの、補強リブまたは一体化された末端形状を有してもよく、その領域では、壁厚は、局所的に４ｍｍよりも大きいということが、理解されることになる。

液体容器の支持構造物は、射出成形材料を備えるまたは射出成形材料から成ってもよく、支持構造物が、射出成形材料を使用してバリア膜および補強要素上にバック射出するまたは成形することによって少なくとも部分的にまたは完全に製造されていることが可能である。

支持構造物は、バリア膜および支持構造物上に単体で密着して位置決めされて形成されてもよい。別法として、支持構造物は、バリア膜および／または補強要素に一体的に接続される、互いに間隔のあいた、言い換えれば局所材料成形またはバック射出の、複数の別個のセグメントを有してもよい。材料の使用はそれ故に、構造的に重要な領域に集中させることができる。

シェルは、単一の補強要素を有すると規定されてもよい。シェルは、２つ以上の補強要素を有すると規定されてもよい。シェルはそれ故に、液体容器の衝突安全性および寸法安定性を確保するために、目標とされる様式で局所的に強化することができる。

補強要素または少なくとも１つの補強要素は、自動車での液体容器の最終の取り付け状態において容器ベースを形成するシェルの領域に配置されると規定されてもよい。貯蔵液体の荷重下での容器ベースのたるみはそれ故に、防止することができる。

液体容器のさらなる実施形態では、補強要素は、少なくとも部分的にまたは完全に、バリア膜と支持構造物との間に配置される。一体的接続に加えて、補強要素はそれ故にさらに、ポジティブフィット方式で（in a positive fit）、少なくとも部分的に、バリア膜と支持構造物との間で受け取ることができ、またはサンドイッチ構造の様式で２つの面上で、少なくとも部分的に、バリア膜と支持構造物との間に封入するもしくは埋め込むことができる。バリア膜、支持構造物および補強要素の間での信頼できる密着はそれ故に、確保することができる。

別法としてまたは加えて、バリア膜は、部分的にまたは完全に補強要素の面をカバーすると規定されてもよい。それに応じて、例えば、バリア膜に面している補強要素の面は、全域にわたってバリア膜によってカバーされ、バリア膜は特に、補強要素に密着して（flush against）または補強要素に対して遊びなしで位置決めされると規定されてもよい。バリア膜と支持構造物との間での信頼できる密着はそれ故に、確保することができる。

別法としてまたは加えて、支持構造物は、補強要素の面を少なくとも部分的にまたは完全にカバーすると規定されてもよい。それに応じて、例えば、バリア膜に面している補強要素の面は、全域にわたって支持構造物によってカバーされ、支持構造物は特に、補強要素に密着してまたは補強要素に対して遊びなしで位置決めされると規定されてもよい。補強要素と支持構造物との間での信頼できる密着はそれ故に、確保することができる。

別法として、支持構造物は、バリア膜から遠い補強要素の面を部分的にだけカバーすると規定されてもよい。例えば、補強要素は、エッジにおいて重なる様式で支持構造物によって取り囲まれてもよく、一方バリア膜から遠い補強要素の面の一部は、露出され、支持構造物によってカバーされない。それ故に、支持構造物の材料の使用は、低く保つことができ、重量は、節約することができる。

液体容器のさらなる実施形態では、シェルは、第１の半シェルであり、それは、第２の半シェルと一緒に、貯蔵容積を区切り、第２の半シェルは、バリア膜、補強要素および支持構造物を備える壁構成を有する。第１の半シェルおよび第２の半シェルは、互いに形状が異なってもよいということが、理解されることになる。

第１の半シェルは、下部シェルであってもよく、それは、最終の取り付け状態では、車両内で道路側に配置される。第２の半シェルは、上部シェルであってもよく、それは、道路から遠い液体容器の側で、車両側に配置される。

半シェルは、周囲を取り巻くカラーに沿って一体的に相互接続され、特に一緒に溶接されてもよい。

液体容器のさらなる実施形態では、単に第１のシェルは、補強要素を有し、一方第２のシェルは、補強要素を有さないと規定されてもよい。それ故に、液体容器の寸法安定性および衝突安全性について、例えば単一の補強要素または複数の補強要素を使用して液体容器の下部シェルを強化することは、すでに単に構造的に十分であってもよい。

半シェルのバリア層は、実質的に閉じたバリアブラッダを形成してもよく、それは、貯蔵容積を実質的に完全に封入する。この文脈において、文言「実質的に完全に」は、自動車における液体容器が一般に、駆動システムに貯蔵液体を提供するために、１つもしくは複数の引き出し開口および／または充填開口および／または換気開口を有するという事実を考慮する。さらに、電線を通過させるためのまたはエンコーダモジュールのための開口または壁の隙間が、提供されてもよい。このタイプの開口の領域では、バリア層は、局所的に中断されるまたは除去される。バリア層が実質的に完全に貯蔵容積を封入するという文言は、特に半シェル間の接続領域における透過経路の防止を記述する。それに応じて、半シェルの壁を貫通する末端開口が、提供されてもよい。パイプ末端または類似のものなどの、このタイプの末端開口および関連する末端形状は、射出成形によって製造されてもよく、それ故に半シェルの一体部分であってもよい。

液体容器のさらなる実施形態では、補強要素は、熱可塑性プラスチック材料マトリクスに埋め込まれる強化用繊維を有し、強化用繊維は、ガラス繊維および／もしくはアラミド繊維および／もしくは炭素繊維もしくは類似のものを備え、または強化用繊維は、ガラス繊維および／もしくはアラミド繊維および／もしくは炭素繊維もしくは類似のものから成る。補強要素はそれ故に、液体容器についての適用シナリオおよび位置に従って、予想される動作荷重および周囲条件に最適に適応することができる。

別法としてまたは加えて、補強要素は、熱可塑性プラスチック材料マトリクスに埋め込まれる強化用維維を有し、プラスチック材料マトリクスは、ポリアミド（例えばＰＡ６、ＰＡ６６、ＰＡ１２もしくはポリフタルアミド（ＰＰＡ））、ポリオレフィン（例えばポリプロピレン（ＰＰ）もしくはポリエチレン（ＰＥ））、ポリウレタン（ＰＵ、特に熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ））、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）または類似のものを備えるまたはそれらから成ると規定されてもよい。このようにして、補強要素は、液体容器についての適用シナリオおよび位置に従って、予想される動作荷重および周囲条件に最適に適応することができる。

別法としてまたは加えて、補強要素は、長繊維を用いて強化された繊維強化複合プラスチック材料を備えるまたはそれから成ると規定されてもよい。補強要素はそれ故に、液体容器についての適用シナリオおよび位置に従って、予想される動作荷重および周囲条件に最適に適応することができる。

別法としてまたは加えて、支持構造物は、ＨＤＰＥまたは耐衝撃性に改良されたポリアミドを備えるまたはそれから成ると規定されてもよい。補強要素はそれ故に、液体容器についての適用シナリオおよび位置に従って、予想される動作荷重および周囲条件に最適に適応することができる。

別法としてまたは加えて、補強要素は、有機シートを備えるまたは有機シートから成ると規定されてもよい。有機シートを備えるまたは有機シートから成る２つ以上の補強要素が、提供されてもよい。もし有機シートが、使用されるならば、既存のすでに知られている材料の組み合わせおよび半製品に頼ってもよい。

別法としてまたは加えて、補強要素は、一方向に強化されたストリップを備えるまたはそれであると規定されてもよい。それ故に、例えば、カーボンファブリックストリップの１つまたは複数の層が、補強要素として使用されてもよい。このタイプのストリップまたはテープの全体的に柔軟な構造の結果として、ストリップまたはテープは、シェルの提供される輪郭に簡単な様式で適応することができる。

一方向に強化されたストリップは、液体容器を支持構造物に締結するためのストラップを形成するために、横方向にシェルから出ることができる。それ故に、例えば、ストリップの反対側の端部は、容器を支持構造物上に締結するまたは事前に固定することを可能にするために、２つの面上でシェルから出てもよい。バリア膜、支持構造物および補強要素はそれぞれ、互いへの信頼できる一体的接続を確保するために、相互に化学的にかつ熱的に相性が良い材料を有すると規定されてもよい。

例えば、支持構造物が、材料ＰＡ６（ポリアミド６）を備えまたはそれから成り、補強要素が、ガラス繊維強化ＰＡ６を備えるまたは補強要素が、ガラス繊維強化ＰＡ６から成り、バリア膜が、ＰＡ６を備えるまたはＰＡ６から成るカバー層を有し、バリア膜のカバー層が、バリア膜の中央層を封入し、バリア膜の中央層が、ＥＶＯＨを備えるまたはＥＶＯＨから成る、液体容器が、特定されてもよい。

別法として、支持構造物が、材料ＨＤＰＥを備えまたは材料ＨＤＰＥから成り、補強要素が、ガラス繊維強化ＨＤＰＥを備えるまたは補強要素が、ガラス繊維強化ＨＤＰＥから成り、バリア膜が、ＨＤＰＥを備えるまたはＨＤＰＥから成るカバー層を有し、バリア膜のカバー層が、バリア膜の中央層を封入し、中央層が、ＥＶＯＨを備えるまたはＥＶＯＨから成り、バリア膜の接着促進層が、それぞれの場合に中央層と関連するカバー層との間に配置され、接着促進層がそれぞれ、ＬＬＤＰＥを備えるまたはＬＬＤＰＥから成る、液体容器が、特定されてもよい。

別法として、支持構造物が、材料ＨＤＰＥを備えまたは材料ＨＤＰＥから成り、補強要素が、ガラス繊維強化ＰＡ６を備えるまたは補強要素が、ガラス繊維強化ＰＡ６から成り、バリア膜が、ＨＤＰＥを備えるまたはＨＤＰＥから成るカバー層を有し、バリア膜のカバー層が、バリア膜の中央層を封入し、中央層が、ＥＶＯＨを備えまたはＥＶＯＨから成り、バリア膜の接着促進層が、それぞれの場合に中央層と関連するカバー層との間に配置され、接着促進層がそれぞれ、ＬＬＤＰＥを備えまたはＬＬＤＰＥから成り、接着促進層が、補強要素とバリア膜との間にかつ／または補強要素と支持構造物との間に提供され、接着促進層が、ＬＤＰＥもしくはＬＬＤＰＥを備えるまたはＬＤＰＥもしくはＬＬＤＰＥから成る、液体容器が、特定されてもよい。

補強要素は、実質的に平面のプレートであってもよく、それは、貯蔵容積を区切るベース側のまたはカバー側の壁の一部であり、支持構造物は、貯蔵容積を区切るベース側またはカバー側の壁から側壁への、少なくとも部分的に湾曲した移行部を形成する。それに応じて、支持構造物は、ベース側またはカバー側の壁と側壁との間に移行部を形成するために、射出成形によって製造される、大きく湾曲した領域を有してもよい。補強要素の変形はそれ故に、不要とすることができる。

別法として、補強要素は、自由曲面の様式で、空間内で１つ、２つまたは３つの方向に湾曲し、貯蔵容積を区切るベース側またはカバー側の壁の一部であると規定されてもよい。補強要素はそれ故に、液体容器のそれぞれ必要とされる形状に、または最終の取り付け状態において利用可能な設置スペースに適応することができる。

第２の態様は、液体容器を製造するための方法に関し、
－ バリア膜を提供する方法ステップと、
－ 少なくとも部分的にまたは完全に熱可塑性繊維強化複合材料で形成される補強要素を提供する方法ステップと、
－ バリア膜を補強要素に一体的に接続する方法ステップと、
－ 支持構造物を射出成形する方法ステップであって、支持構造物は、補強要素に一体的に接続され、支持構造物は、バリア膜に一体的に接続される、方法ステップと、を含む。

方法ステップの上記のリストの順序は、実際のプロセスのための方法ステップの順序を規定しない。バリア膜および補強要素はそれ故に、同時にまたは連続して提供されてもよい。これは、以下に提示されるすべての方法ステップに等しく当てはまり、それらは、順序の観点から理にかなった範囲内で自由に組み合わすことができかつ／または同時に行われてもよい。

射出成形材料は、目標とされる様式で機能的に最適化された要素と組み合わされるので、寸法的に安定で、衝突安全であり、かつ放出の観点から最小化される、軽量液体容器が、製造可能である。この文脈において、バリア機能は、実質的にバリア膜に起因している。貯蔵容積を封入するすべてのさらなる構成要素は原理的に、バリア効果を有するが、しかしこれは、バリア膜のバリア効果よりも劣るということが、理解されることになる。補強要素および支持構造物は、本発明による方法によって製造される液体容器を寸法的に安定でかつ衝突安全にする。

液体容器の貯蔵容積は、実質的に２つの相互接続される半シェルによって区切られ、第１の半シェルは、貯蔵容積に面している面上に配置される内部バリア膜を有し、第２の半シェルは同様に、貯蔵容積に面している面上に配置される内部バリア膜を有すると規定されてもよい。このようにして、バリア膜は、機械的応力および環境の影響から確実に保護することができる。

別法として、液体容器の貯蔵容積は、実質的に２つの相互接続される半シェルによって区切られ、第１の半シェルは、貯蔵容積に面している面上に配置される内部バリア膜を有し、第２の半シェルは、貯蔵容積から遠い面上に配置される外部バリア膜を有すると規定されてもよい。このようにして、バリア膜の１つ、具体的には内部バリア膜は、機械的応力および環境の影響から確実に保護することができる。プラスチック材料燃料容器の場合、これは例えば、最終の設置状態において道路に面する下部シェルであってもよく、バリア膜の内部配置は、例えば石の衝突に対してバリア膜を保護する。外部バリア膜は、貯蔵容積内に突き出ている機能ユニットが、バリア膜の構造的一体性を損なうことなく締結可能であるような方法で、関連する半シェルの、外部バリア膜から遠い内面に機能ユニットを付着することを可能にする。プラスチック材料燃料容器の場合、これは特に、最終の設置状態において、道路から遠いプラスチック材料容器の面上に配置される上部シェルであってもよい。このタイプの上部シェルについて、石の衝突からの外部バリア膜への損傷は、下部シェルが、バリア膜と道路との間に配置され、それ故にバリア層を道路から遮蔽するので、あまり起こりそうにない。

別法として、液体容器の貯蔵容積は、実質的に２つの相互接続される半シェルによって区切られ、第１の半シェルは、貯蔵容積から遠い面上に配置される外部バリア膜を有し、第２の半シェルは同様に、貯蔵容積から遠い面上に配置される外部バリア膜を有すると規定されてもよい。結果として、それぞれの場合、機能ユニットは、バリア膜の構造的一体性を損なうことなく、貯蔵容積に面している半シェルの内面上に配置することができる。

バリア膜の外部配置および／または内部配置にかかわりなく、バリア膜は、実質的に閉じたバリアブラッダを形成してもよく、バリアブラッダは、プラスチック材料燃料容器の場合、単に液体供給および／もしくは引き出しのためまたは換気のための開口の領域において局所的に中断される。特に、２つの半シェル間の縫い目場所の領域では、バリア膜は、実質的にギャップなしで互いに対して位置決めすることができまたは一緒に溶接することができる。

別法として、２つの半シェル間の縫い目場所の領域では、バリア膜は、互いにある距離にあって、透過経路を形成してもよい。プラスチック材料燃料容器の場合、このタイプの透過経路は、法的に規定される放出限度を満たすために、できる限り狭くかつ細長く形成すべきである。それ故に、例えば、横断面図において考察されるように、透過経路の長さは、透過経路の幅の２倍以上であり、透過経路の幅は、透過経路を区切るバリア膜と幅に対して横方向に測定される長さとの間の距離に対応すると規定されてもよい。

本方法のさらなる実施形態では、バリア膜を提供する方法ステップは、以下の方法ステップ、
－ バリア膜を熱成形する方法ステップと、
－ バリア膜を射出成形ツール内に位置決めしかつ固定する方法ステップと、を含み、
－ バリア膜は、バリア膜が射出成形ツール内に位置決めされる前にかつ／またはバリア膜が射出成形ツール内に位置決めされた後に熱成形される。

それに応じて、位置決めする前に、バリア膜はすでに、部分的にまたは完全に成形またはバック射出のために提供される金型に導入されてもよい。このために、バリア膜は、射出成形ツールとは別のデバイスを使用して射出成形ツールの外側で加熱され、造形される。例えば、バリア膜は、特に赤外線ラジエータまたは類似のものを使用して、接触しない様式で加熱され、加熱後または加熱中に熱成形されてもよい。それ故に、射出成形ツール内でのバリア膜の熱成形は、完全にまたは少なくとも部分的に不要とすることができる。

従って、バリア膜を射出成形のために提供される形状にするバリア膜の造形は、バリア膜が、射出成形ツール内で象眼として単に成形されるまたはバック射出されるような方法で、射出成形ツールとは別のデバイス内で行われてもよい。別法として、バリア膜は、射出成形ツールとは別のデバイス内で事前に造形され、射出成形ツール内でのさらなる造形プロセスにおける成形またはバック射出のために提供される形状にされてもよい。それ故に、バリア膜は、部分的に事前に造形された象眼として射出成形ツール内に位置決めし、ツール半分に対して熱成形することができる。

別法として、バリア膜は、射出成形ツール内で完全に熱成形されると規定されてもよい。射出成形ツールとは別の、バリア膜を造形するための追加のデバイスは、それ故に不要とすることができる。

本方法のさらなる実施形態では、バリア膜は、ロールツーロールフィードイン（roll-to-roll feed-in）を使用して射出成形ツール内に位置決めされる。この文脈において、バリア膜を射出成形ツール内に送り込むために、少なくとも２つのロールが、バリア膜を射出成形ツールのツール半分間の領域内に搬送するために、射出成形ツールのツール半分に関して横方向に配置されてもよい。この文脈において、第１のロールは、関連するツール半分の第１の面に割り当てられ、一方第２のロールは、第１の面から遠いツール半分の第２の面に割り当てられる。ロールツーロールフィードインは、特に射出成形ツール内でのその後の熱成形プロセスのためにバリア膜に事前に張力を付与することを可能にする。

別法としてまたは加えて、バリア膜は、保持枠を使用して射出成形ツールに固定されると規定されてもよい。保持枠は、ツール半分に締結される、保持枠を開閉するためのアクチュエータを有してもよい。それ故に、バリア膜は、簡単な様式で射出成形ツールのツール半分上に積極的にかつ／または非積極的に固定することができる。

別法としてまたは加えて、バリア膜は、射出成形ツール内に負の圧力を発生させることによって固定され、熱成形されると規定されてもよい。それ故に、バリ膜がその上に保持され、造形され、特に熱成形されることになるツール半分は、関連するツール半分のツール表面に対してバリア膜を吸引するための真空孔を有してもよい。真空孔に対する代替案としてまたは真空孔に加えて、バリ膜がその上に保持され、造形され、特に熱成形されることになるツール半分は、少なくとも部分的にまたは完全に空気透過多孔質材料から成ってもよい。

本方法のさらなる実施形態では、バリア膜を補強要素に一体的に接続する方法ステップは、以下の方法ステップ、
－ 補強要素のプラスチック材料マトリクスの融点以上の温度まで補強要素を加熱する方法ステップであって、
－ 補強要素は、バリア膜の提供の前にかつ／または提供中に加熱される、方法ステップと、
－ バリア膜を受け取る第１のツール半分と、第２の、特にノズル側のツール半分との間の領域内に補強要素を移動させる方法ステップであって、
－ 補強要素は、加熱中にまたは加熱後にツール半分間に移動される、方法ステップと、
－ 加熱された補強要素を第１のツール半分から遠いバリア膜の面に押し付けることによって補強要素をバリア膜に一体的に接続する方法ステップと、を含む。

バリア膜は、加熱された補強要素の押圧中にバリア膜を受け取るツール半分と補強要素との間に配置されるので、補強要素は、バリア膜を受け取るツール半分と直接接触しない。このようにして、補強要素の冷却は、バリア膜が、バリア膜を受け取るツール半分から補強要素を熱的に絶縁するという点において、ツール半分に対するそれの直接接触と比較して、低減することができる。このようにして、一方では、バリア膜と補強要素との間の信頼できる一体的接続が、形成可能である。他方では、その上、補強要素が、バリア膜を支持するツール半分との接触によって冷却されないので、補強要素と射出成形ツール内に射出される射出成形材料との間の一体的接続の形成が、促進される。

さらに、ツール半分の表面へのバリア膜の片側接触を通じて、バリア膜の冷却および固定は、射出成形ならびに関連する高温およびせん断力からの膜への損傷のリスクが、低減されるような方法で、達成することができる。

バリア膜および／または補強要素はそれぞれの場合、赤外線ラジエータまたは類似のものなどの、非接触加熱デバイスによって加熱することができる。補強要素を加熱するための赤外線ラジエータはそれに応じて、補強要素に割り当てられてもよい。

補強要素を加熱するための非接触加熱デバイスは、補強要素が、射出成形ツールのツール半分間の領域内に移動される前に加熱されるような方法で、射出成形ツールからある距離に配置されてもよい。このようにして、補強要素は、次の射出成形サイクルのために、実行中の射出成形サイクルと同時に準備することができる。

別法としてまたは加えて、非接触加熱デバイスは、補強要素を握りかつ移動させるためのハンドル上に配置されてもよい。それ故に、補強要素は、射出成形ツールのツール半分間の領域内に移動される前にかつ特に実行中の射出成形サイクルと同時に加熱することができ、またその上補強要素が、射出成形ツールの開いたツール半分間の領域内に移動される間にさらに加熱することもできる。このようにして、待機位置からツールの金型半分間の押圧位置への補強要素の運送時間は、補強要素をさらに加熱するためにまたは待機位置から押圧位置への提供中の温度の下落を防止するために使用することができる。この文脈において、押圧位置は、射出金型の金型半分間での補強要素の位置であり、そこから補強要素は、バリア膜に押し付けるためにバリア膜の方へ移動させることができまたは逆もまた同様である。待機位置は、射出成形ツールの外側での補強要素の位置であり、そこでは、補強要素は、次の射出成形サイクルのために１つの射出成形サイクル中に容易に保持される。

バリア膜を加熱するためのさらなる赤外線ラジエータが、バリア膜に割り当てられてもよい。

バリア膜を加熱するための非接触加熱デバイスは、バリア膜が、射出成形ツールのツール半分上に位置決めされるとき、射出成形ツールの金型半分間で移動可能であってもよい。バリア膜はそれ故に、加熱される補強要素の押圧の前に加熱デバイスによって加熱することができる。

それ故に、バリア膜を加熱するための加熱デバイスの熱入力は、残留熱に加えてバリア膜に導入可能であり、残留熱は、バリア膜の前の熱成形から生じる。信頼できる一体的接続がそれ故に、バリア膜と補強要素との間に形成可能である。

別法として、バリア膜は、追加のまたは新たな加熱がバリア膜の熱成形後に必要とされることなく、単に前の熱成形からの残留熱の結果として、加熱される補強要素への一体的接続のために十分な温度を有してもよい。

補強要素およびバリア膜は、単一の共同使用される赤外線ラジエータを介して加熱されてもよい。

以下では、本発明は、実施形態を例示する図面を通じてより詳細に述べられる。

本発明による液体容器の横断面図である。 本発明によるさらなる液体容器の横断面図である。 本発明による方法の方法ステップを示す図である。 本発明による方法のさらなる方法ステップを示す図である。 本発明による方法のさらなる方法ステップを示す図である。 本発明による方法のさらなる方法ステップを示す図である。

図１は、自動車のための液体容器２を示す。今の場合、液体容器２は、プラスチック材料燃料容器２である。液体容器２は、液体６を貯蔵するための貯蔵容積４を有する。今の場合、液体６は、燃焼機関によって駆動される自動車のための燃料６である。

液体容器２は、第１の半シェル８および第２の半シェル１０を有し、それらは、貯蔵容積４を区切る。半シェル８、１０はそれぞれ、射出成形によって製造されている。以下では、半シェル８、１０の構造的壁構成が、例として半シェル８について述べられる。

半シェル８は、バリア膜１２を有し、それは、貯蔵容積４から環境Ｕ内への炭化水素の透過を最小限にするための透過バリアとしてセットアップされる。

半シェル８は、補強要素１４を有し、それは、熱可塑性繊維強化材料で形成される。

半シェル８はさらに、支持構造物１６を有し、それは、射出成形材料で形成される。

今の場合、半シェル８は、バリア膜１２および補強要素１４が、象眼として射出成形ツール内に位置決めされ、支持構造物１６の射出成形材料を使用して成形されているという点において、射出成形によって製造されている。

バリア膜１２は、補強要素１４に一体的に接続される。このために、バリア膜１２および補強要素１４は、加熱され、一緒に溶接されている。

バリア膜１２は、支持構造物１６に一体的に接続される。バリア膜１２は、射出成形によって支持構造部１６に溶接されている。

補強要素１４は、支持構造物１６に一体的に接続される。補強要素１４は、射出成形によって支持構造物１６に溶接されている。

支持構造物１６へのバリア膜１２および補強要素１４の各々の溶接は、射出成形ツール内で補強要素１４およびバリア膜１２上に支持構造物１６の射出成形材料を成形することによって達成されている。

バリア膜１２と補強要素１４との間の溶接は、支持構造物１６を成形する前に製造されている。詳細Ｚから分かるように、補強要素１４は、少なくとも部分的に、バリア膜１２と支持構造物１６との間に配置される。

本発明のさらなる実施形態では、シェルは、複数の補強要素を有してもよく、それらは、互いに重なり合うまたは互いに間隔をあけて配置されてもよいということが、理解されることになる。本発明のさらなる実施形態では、支持構造物は、マルチパートに形成されてもよく、例えば、互いに間隔のあいた、バリア膜および／または補強要素上への射出成形材料の局所的成形の別個のセグメントを有してもよいということが、さらに理解されることになる。

今の場合、補強要素１４は、熱可塑性プラスチック材料マトリクス２０に埋め込まれる強化用繊維１８を有する。今の場合、ガラス繊維１８が、強化用繊維１８として提供される。本発明の代替実施形態では、別法としてまたは加えて、アラミド繊維および／または炭素繊維が、強化用繊維として使用されてもよい。

今の場合、補強要素１４の熱可塑性プラスチック材料マトリクス２０は、ポリアミド（ＰＡ）から成る。今の場合、補強要素１４は、長繊維を用いて強化される。今の場合、支持構造物１６は同様に、ポリアミド（ＰＡ）から成る。

具体的には、今の場合、支持構造物１６は、材料ＰＡ６から成り、補強要素１４は、ガラス繊維強化ＰＡ６から成る。バリア膜１２は、カバー層２２、２４を有し、それらは、ＰＡ６から成り、バリア膜１２の中央層２６を封入し、中央層２６は、ＥＶＯＨから成る。

補強要素１４は、実質的に平面のプレート１４である。半シェル８の補強要素１４はそれ故に、貯蔵容積４を区切る、半シェル８のベース側の壁の一部である。

支持構造物１６は、貯蔵容積４を区切る、液体容器２のベース側の壁から側壁３０への湾曲した移行部２８を形成する。

半シェル１０は同様に、バリア膜３２、補強要素３４および支持構造物３６から成る壁構成を有する。

液体容器２は、知られた様式で、ポンプ、レバーエンコーダ、バルブまたは類似のものなどの、貯蔵容積内に配置される機能ユニットを有してもよく、それらは、明瞭さを改善するために、ここでは図示されないということが、理解されることになる。

図２は、本発明による液体容器３８のさらなる構成の横断面図である。繰り返しを避けるために、図２に関しては、図１の上述の実施形態との違いだけが、論じられ、類似の参照番号は、類似の特徴に割り当てられる。

図２の変形では、半シェル８、１０のバリア膜１２、３２は、半シェル８、１０間に形成される接続領域４０内に延び、半シェル８、１０は、周囲を取り囲むカラー４２に沿って一緒に溶接されている。

バリア膜１２、３２は同様に、バリア膜１２、３２が、実質的に閉じたバリアブラッダを形成するような方法で、接続領域４０内で一体的に相互接続される。この文脈において、文言「実質的に閉じた」は、プラスチック材料燃料容器３８である、図示される液体容器３８が、充填、換気および液体引き出しのための必須の入口および出口開口を有し、それらの領域内では、バリア層が、流体移動を可能にするために、それぞれの場合に中断されるまたは除去されるという事実を考慮する。さらに、電線を通過させるためのまたはエンコーダモジュールのための開口または壁の隙間が、提供されてもよい。

図２から分かるように、補強要素１４の第１の面４４は、バリア膜１２によって完全にカバーされてもよい。さらに、第１の面４４から遠い補強要素１４の面４６は、支持構造物１６によって完全にカバーされる。

図２の変形では、補強要素１４はそれに応じて、バリア膜１２と支持構造物１６との間に完全に埋め込まれ、それ故に環境の影響から保護される。これは、半シェル１０の補強要素３４に等しく当てはまり、それは同様に、支持構造物３６およびバリア膜３２によって完全に封入される。

以下では、本発明による方法が、図３、図４、図５および図６を参照して述べられる。

図３は、例えば図１および図２に示されるような、本発明による液体容器２または３８を製造するためのデバイス４８を示す。

デバイス４８は、第１の加熱デバイス５０および第２の加熱デバイス５２を有する。デバイス４８はその上、射出金型または射出成形ツール５５を備える射出成形デバイス５４を有し、それは、第１の金型半分５６および第２の金型半分５８を有し、それらはまた、同意語としてツール半分５６、５８と呼ばれることもある。

デバイス４８はさらに、ロールツーロール膜フィードイン６０を有する。膜フィードイン６０は、第１のロール６２および第２のロール６４を有し、それらはそれぞれ、射出成形ツール５５に関して横方向にまたは射出成形ツール５５の第１の金型半分５６に関して横方向に配置される。

本発明による液体容器２、３８の製造中に、第１の半シェル８または第２の半シェル１０を製造するためのバリア膜１２、３２および補強要素１４、３４が、最初に提供される。バリア膜１２、３２および補強要素１４、３４は、同時にまたは時間的に連続して提供されてもよい。

バリア膜１２、３２が、提供されるとき、バリア膜１２が最初に、ロールツーロール膜フィードイン６０を使用して金型半分５６、５８から形成される射出成形ツール５５内に位置決めされ、固定される。バリア膜１２、３２は、密封要素６６を使用して第１の金型半分５６に関して固定することができる。

バリア膜１２、３２は、加熱デバイス５２を使用して加熱される。加熱デバイス５２は、赤外線ラジエータ５２の形の非接触加熱デバイスである。

同時に、補強要素１４、３４は、加熱デバイス５０を使用して加熱され、それは同様に、赤外線ラジエータ５１を有する。

次の方法ステップでは、バリア膜１２、３２は、バリア膜１２、３２が、熱成形によって提供される形状になるような方法で、第１の金型半分５６のツール表面６８に接触して熱成形される。加熱された補強要素１４、３４は、保持デバイス７０を使用して金型半分５６、５８間を移動される。

バリア膜１２、３２は、ツール表面６８の領域に真空を生じさせることによって熱成形され、これは、金型半分５６が、少なくとも部分的に多孔質の空気透過材料から形成されるという点において可能になる。この文脈において、金型半分５６に対して位置決めされるバリア膜１２、３２は、密封要素６６を使用してツール表面６８に接触する環境Ｕから密封され、バリア膜１２、３２の信頼できる真空ベースの熱成形を可能にする。

金型半分５６、５８間に位置決めされた補強要素１４、３４は、加熱された状態にあり、バリア膜１２、３２に押し付けられ、それは同様に、補強要素１４、３４をバリア膜１２、３２に溶接し、それ故に一体的に接続するために、前の熱成形から加熱される。補強要素１４、３４は、押圧デバイス６９を使用してバリア膜１２、３２上に押し付けられる（図５）。

金型半分５６、５８が、閉じられた後、支持構造物１６または３６が、開口７２を介して補強要素１４、３４およびバリア膜１２、３２上に成形される。射出成形プロセスの後、この様式で製造された半シェル８、１０は、本発明によるプラスチック材料燃料容器２、３８を形成するために、射出成形ツール５５から取り外し、さらなる、類似的に製造される金型半分８、１０に溶接することができる。

２ 液体容器／プラスチック材料燃料容器
４ 貯蔵容積
６ 液体／燃料
８ 第１の半シェル
１０ 第２の半シェル
１２ バリア膜
Ｕ 環境
１４ 補強要素
１６ 支持構造物
Ｚ 詳細
１８ 強化用繊維／ガラス繊維
２０ プラスチック材料マトリクス
２２ カバー層
２４ カバー層
２６ 中央層
２８ 湾曲した移行部
３０ 側壁
３２ バリア膜
３４ 補強要素
３６ 支持構造物
３８ 液体容器／プラスチック材料燃料容器
４０ 接続領域
４２ 取り囲むカラー
４４ 第１の面
４６ 遠い面
４８ デバイス
５０ 第１の加熱デバイス
５１ 赤外線ラジエータ
５２ 第２の加熱デバイス
５４ 射出成形デバイス
５５ 射出成形ツール
５６ 第１の金型半分／第１のツール半分
５８ 第２の金型半分／第２のツール半分
６０ 膜フィードイン
６２ 第１のロール
６４ 第２のロール
６６ 密封要素／保持枠
６８ ツール表面
６９ 押圧デバイス
７０ 保持デバイス
７２ 開口

Claims (11)

1. － 液体（６）を貯蔵するための貯蔵容積（４）を備え、
   － 前記貯蔵容積（４）を少なくとも部分的に区切る少なくとも１つのシェル（８、１０）を備える、自動車のための液体容器であって、
   － 前記シェル（８、１０）は、少なくとも部分的に射出成形プロセスにおいて製造されており、
   － 前記シェル（８、１０）は、バリア膜（１２、３２）を有し、
   － 前記シェル（８、１０）は、少なくとも部分的にまたは完全に熱可塑性繊維強化複合材料で形成される補強要素（１４、３４）を有し、
   － 前記シェル（８、１０）は、少なくとも部分的にまたは完全に射出成形材料で形成される単一パートまたはマルチパートの支持構造物（１６、３６）を有し、
   － 前記バリア膜（１２、３２）は、前記補強要素（１４、３４）に一体的に接合され、かつ
   － 前記バリア膜（１２、３２）および前記補強要素（１４、３４）はそれぞれ、前記支持構造物（１６、３６）に一体的に接合され、
   － 前記支持構造物（１６、３６）が、前記バリア膜（１２、３２）から遠い前記補強要素（１４、３４）の面の一部分のみを覆う、自動車のための液体容器。
2. － 前記補強要素（１４、３４）は、少なくとも部分的にもしくは完全に、前記バリア膜（１２、３２）と前記支持構造物（１６、３６）との間に配置され、かつ／または
   － 前記バリア膜（１２、３２）は、部分的にもしくは完全に前記補強要素（１４、３４）の面（４４）をカバーし、かつ／または
   － 前記支持構造物（１６、３６）は、前記補強要素（１４、３４）の面（４６）を少なくとも部分的にもしくは完全にカバーする、請求項１に記載の液体容器。
3. － 前記シェル（８）は、第１の半シェル（８）であり、それは、第２の半シェル（１０）と一緒に、前記貯蔵容積（４）を区切り、かつ
   － 前記第２の半シェル（１０）は、バリア膜（３２）、補強要素（３４）および支持構造物（３６）を備える壁構成を有する、請求項１または２に記載の液体容器。
4. － 前記補強要素（１４、３４）は、熱可塑性プラスチック材料マトリクス（２０）に埋め込まれる強化用繊維（１８）を有し、前記強化用繊維（１８）は、ガラス繊維および／もしくはアラミド繊維および／もしくは炭素繊維もしくは類似のものを備え、または前記強化用繊維（１８）は、ガラス繊維および／もしくはアラミド繊維および／もしくは炭素繊維もしくは類似のものから成り、かつ／または
   － 前記補強要素（１４、３４）は、熱可塑性プラスチック材料マトリクス（２０）に埋め込まれる強化用繊維（１８）を有し、前記熱可塑性プラスチック材料マトリクス（２０）は、ポリアミド、ポリオレフィン、ポリウレタン、ポリフェニレンサルファイドもしくは類似のものを備えまたはそれらから成り、かつ／または
   － 前記補強要素（１４、３４）は、長繊維を用いて強化された繊維強化複合プラスチック材料を備えるまたはそれから成る、かつ／または
   － 前記支持構造物（１６、３６）は、ＨＤＰＥもしくは耐衝撃性に改良されたポリアミドを備えまたはそれらから成り、かつ／または
   － 前記補強要素（１４、３４）は、有機シートを備えまたは有機シートから成り、かつ／または
   － 前記補強要素（１４、３４）は、一方向に強化されたストリップを備えまたは一方向に強化されたストリップである、請求項１から３のいずれか一項に記載の液体容器。
5. － 前記支持構造物（１６、３６）は、ＰＡ６を備えまたはＰＡ６から成り、前記補強要素（１４、３４）は、ガラス繊維強化ＰＡ６を備え、または前記補強要素（１４、３４）は、ガラス繊維強化ＰＡ６から成り、前記バリア膜（１２、３２）は、ＰＡ６を備えるまたはＰＡ６から成るカバー層（２２、２４）を有し、前記バリア膜の前記カバー層（２２、２４）は、前記バリア膜（１２、３２）の中央層（２６）を封入し、前記バリア膜の前記中央層（２６）は、ＥＶＯＨを備えまたはＥＶＯＨから成り、または
   － 前記支持構造物（１６、３６）は、ＨＤＰＥを備えまたはＨＤＰＥから成り、前記補強要素（１４、３４）は、ガラス繊維強化ＨＤＰＥを備え、または前記補強要素（１４、３４）は、ガラス繊維強化ＨＤＰＥから成り、前記バリア膜（１２、３２）は、ＨＤＰＥを備えるまたはＨＤＰＥから成るカバー層（２２、２４）を有し、前記バリア膜（１２、３２）の前記カバー層（２２、２４）は、前記バリア膜（１２、３２）の中央層（２６）を封入し、前記中央層（２６）は、ＥＶＯＨを備えまたはＥＶＯＨから成り、前記バリア膜（１２、３２）の接着促進層は、それぞれの場合に前記中央層（２６）と関連するカバー層（２２、２４）との間に配置され、前記接着促進層はそれぞれ、ＬＬＤＰＥを備えまたはＬＬＤＰＥから成り、または
   － 前記支持構造物（１６、３６）は、前記ＨＤＰＥを備えまたは前記ＨＤＰＥから成り、前記補強要素（１４、３４）は、ガラス繊維強化ＰＡ６を備え、または前記補強要素（１４、３４）は、ガラス繊維強化ＰＡ６から成り、前記バリア膜（１２、３２）は、ＨＤＰＥを備えるまたはＨＤＰＥから成るカバー層（２２、２４）を有し、前記バリア膜（１２、３２）の前記カバー層（２２、２４）は、前記バリア膜（１２、３２）の中央層（２６）を封入し、前記中央層（２６）は、ＥＶＯＨを備えまたはＥＶＯＨから成り、前記バリア膜（１２、３２）の接着促進層は、それぞれの場合に前記中央層（２６）と関連するカバー層（２２、２４）との間に配置され、前記接着促進層はそれぞれ、ＬＬＤＰＥを備えまたはＬＬＤＰＥから成り、接着促進層は、前記補強要素（１４、３４）と前記バリア膜（１２、３２）との間にかつ／または前記補強要素（１４、３４）と前記支持構造物（１６、３６）との間に提供され、前記接着促進層は、ＬＤＰＥもしくはＬＬＤＰＥを備えまたはＬＤＰＥもしくはＬＬＤＰＥから成る、請求項１から４のいずれか一項に記載の液体容器。
6. － 前記補強要素（１４、３４）は、実質的に平面のプレート（１４、３４）であり、それは、前記貯蔵容積を区切るベース側もしくはカバー側の壁の一部であり、
   － 前記支持構造物（１６、３６）は、前記貯蔵容積（４）を区切る前記ベース側もしくはカバー側の壁から側壁（３０）への、少なくとも部分的に湾曲した移行部（２８）を形成し、または
   － 前記補強要素（１４、３４）は、自由曲面の様式で、空間において１つ、２つもしくは３つの方向に湾曲し、前記貯蔵容積を区切るベース側もしくはカバー側の壁の一部である、請求項１から５のいずれか一項に記載の液体容器。
7. 液体（６）を貯蔵するための貯蔵容積（４）と、前記貯蔵容積（４）を少なくとも部分的に区切る少なくとも１つのシェルと、を備える液体容器を製造するための方法において、
   － バリア膜（１２、３２）を提供する方法ステップと、
   － 少なくとも部分的にまたは完全に熱可塑性繊維強化複合材料で形成される補強要素（１４、３４）を提供する方法ステップと、
   － 前記バリア膜（１２、３２）を前記補強要素（１４、３４）に一体的に接続する方法ステップと、
   － 支持構造物（１６、３６）を射出成形する方法ステップであって、前記支持構造物（１６、３６）は、前記補強要素（１４、３４）に一体的に接続され、前記支持構造物（１６、３６）は、前記バリア膜（１２、３２）に一体的に接続される、方法ステップと、
   を含み、
   － 前記支持構造物（１６、３６）が、前記バリア膜（１２、３２）から遠い前記補強要素（１４、３４）の面の一部分のみを覆う、液体容器を製造するための方法。
8. － 前記バリア膜（１２、３２）を提供する方法ステップは、次の方法ステップ、
   － 前記バリア膜（１２、３２）を熱成形する方法ステップおよび
   － 前記バリア膜（１２、３２）を射出成形ツール（５５）内に位置決めしかつ固定する方法ステップを含み、
   － 前記バリア膜（１２、３２）は、前記バリア膜（１２、３２）が、前記射出成形ツール（５５）内に位置決めされる前に、かつ／または前記バリア膜（１２、３２）が、前記射出成形ツール（５５）内に位置決めされた後に、熱成形される、請求項７に記載の方法。
9. － 前記バリア膜（１２、３２）は、ロールツーロールフィードイン（６０）を使用して前記射出成形ツール（５５）内に位置決めされ、かつ／または
   － 前記バリア膜は、保持枠（６６）を使用して前記射出成形ツールに固定され、かつ／または
   － 前記バリア膜（１２、３２）は、前記射出成形ツール（５５）内に負の圧力を発生させることによって固定されかつ熱成形される、請求項８に記載の方法。
10. 前記バリア膜（１２、３２）を前記補強要素（１４、３４）に一体的に接続する方法ステップは、次の方法ステップ、
    － 前記補強要素（１４、３４）を前記補強要素（１４、３４）の熱可塑性プラスチック材料マトリクス（２０）の融点以上の温度まで加熱する方法ステップであって、
    － 前記補強要素（１４、３４）は、前記バリア膜（１２、３２）の提供前にかつ／または提供中に加熱される、方法ステップと、
    － 前記バリア膜（１２、３２）を受け取る第１のツール半分（５６）と第２の、特にノズル側の、ツール半分（５８）との間の領域内に前記補強要素（１４、３４）を移動させる方法ステップであって、
    － 前記補強要素（１４、３４）は、加熱中にまたは加熱後に前記ツール半分（５６、５８）間で移動される、方法ステップと、
    － 加熱された前記補強要素（１４、３４）を前記第１のツール半分（５６）から遠い前記バリア膜（１２、３２）の面に押し付けることによって、前記補強要素（１４、３４）を前記バリア膜（１２、３２）に一体的に接続する方法ステップと、
    を含む、請求項７から９のいずれか一項に記載の方法。
11. － 加熱された前記補強要素（１４、３４）が、押し付けられるとき、前記バリア膜（１２、３２）は、前記バリア膜（１２、３２）の前の熱成形からの残留熱を有し、かつ／または
    － 前記バリア膜（１２、３２）は、加熱された前記補強要素（１４、３４）が押し付けられる前に加熱デバイス（５２）によって加熱される、請求項１０に記載の方法。

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