KR101529347B1 - 플라스틱 연료탱크의 제조방법 - Google Patents

플라스틱 연료탱크의 제조방법 Download PDF

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Abstract

2개의 공동부와 1개의 코어를 포함한 금형을 이용하여 패리슨을 성형함으로써 내부라인이 구비된 플라스틱 연료탱크를 제조하는 방법으로,
1. 패리슨을 금형 공동부 내부로 도입하는 단계와,
2. 라인이 먼저 장착된 코어를 패리슨 내부로 도입하는 단계와,
3. 공동부가 코어와 기밀한 접촉을 이루도록 금형을 닫는 단계와,
4. 코어를 통한 블로잉 공정을 행하고/행하거나 공동부 후방에 진공을 발생시켜 패리슨을 공동부에 대해 가압하는 단계와,
5. 코어에 부착된 장치를 사용하여 라인을 둘 이상의 지점에 걸쳐 패리슨에 고정시키는 단계와,
6. 금형을 개방하여 코어를 인출하는 단계와,
7. (가압유체를 패리슨 내부로 주입하는) 블로우 성형법 및/또는 (공동부 후방에 진공을 발생시키는) 열성형법에 의해 패리슨의 최종 성형을 수행하는 단계를 포함하고, 여기서 라인은 자신의 고정 지점들 사이에 자유길이를 가지고 있으므로 금형이 닫히는 경우에 패리슨 및/또는 패리슨 상의 부속물과 접촉을 이룰 수 있으며, 상기 방법에 따르면, 단계(5) 동안 코어에 부착된 장치를 사용하여 하나 이상의 중간고정지점이 생성하게 된다.

Description

플라스틱 연료탱크의 제조방법{PROCESS FOR MANUFACTURING A PLASTIC FUEL TANK}
본 발명은 플라스틱 연료탱크(FT)의 제조방법에 관한 것이다.
각종 차량 내에 탑재된 연료탱크는 일반적으로 이들 연료탱크가 설계된 용도의 유형과 관련하여 기밀성(leaktightness)과 투과성에 대한 규격과, 이들이 만족시켜야 하는 환경적 요구조건도 충족시켜야 한다. 현재 유럽 및 전세계에서는, 대기 및 일반적으로는 환경으로의 오염물질 배출 한도에 관련된 요건을 실질적으로 강화하고 있다.
이러한 배출물을 제한하기 위해, 부품들(환기라인, 밸브, 배플, 스티프너 등)을 탱크 내부에 및/또는 충진 파이프 내부에 위치시키는 것에 특히 주의를 기울였다(구체적으로는 본 출원인 명의의 WO 2004/024487 참조). 그러나, 탱크를 성형하고 나서 탱크에 이들 부품을 고정시키는 경우에는, 상기 부품들을 탱크 내부로 도입하고 그 내부에 고정시키기 위해 일반적으로 하나 이상의 개구부를 탱크에 형성할 필요가 있다. 따라서 이러한 개구부의 근처에서 잠재적인 누설 문제가 생길 수 있게 된다.
그러므로 본 출원인은 몇 년 전에 절개형 패리슨(2 부분으로 절개됨)을 초기에 성형하는 방법을 개발하여, 탱크를 실제로 성형하는 동안에 부품들을 패리슨 내로 도입하여 고정시킴으로써 개공(drilling openings)을 피할 수 있도록 하였다(본 출원인 명의의 특허 EP 1 110 697 참조).
그 후로 이 방법은 이들 부품을 고정시키는 특정 수단을 대상으로 몇몇 개선사항에 대한 주제가 되어 왔다: 구체적으로, 특허출원 WO 2006/008303(리벳 펀칭에 의한 부품 체결 방법), WO 2006/095024(환기라인을 패리슨에 부착하는 동안 연장되는 굴곡부의 존재로 인해서 변형될 수 있는 부분을 가진 환기라인을 고정시키는 방법) 및 WO 2007/000454(사이펀의 형성을 막는 동시에, 구체적으로는 환기라인에 관한 이상적인 구조에 따라 부품들을 고정시키는 방법)를 참조하라.
이들 개선점은 코어, 즉 패리슨이 금형에 배치되는 경우에 금형의 공동부(cavity) 사이에 삽입될 수 있고, 또한 용접되는 패리슨의 가장자리 없이(탱크의 최종 성형작업 이전에 코어를 제거해야 하기 때문임, 패리슨부의 용접을 수행하는 단계) 탱크 내부의 부품들을 금형에 고정할 수 있도록 적합한 크기와 형상을 가진 요소를 사용함으로써 가능해졌다. 이러한 부품(코어)에 대해서는, 예를 들어, 특허 GB 1 410 215에 기재되어 있으며, 그 내용이 이 목적을 위해 본 출원에 참조로써 통합된다.
그러나, 이러한 다양한 개선점들을 구현하는 과정에서, 본 출원인은 경우에 따라 부품들이 성형 및 냉각된 탱크 내, 코어에 의해 배치된 패리슨 상의 위치에 있지 않았다는 것을 주목하였다. 본 출원인은 또한 경우에 따라(예를 들어, 안장형 탱크의 경우, 한 포켓에서 다른 포켓으로의 이동 제한) 탱크 벽의 내부 측면에 국부적인 훼손이 초래되어, 비록 이 현상이 외부에서는 보이지 않지만 불투과성에 관련하여 FT의 성능저하를 야기할 수 있다는 것을 관찰하였다.
관찰한 여러 경우들에 대해 분석한 후, 본 출원인은 마침내 문제의 근원을 알아내었다: 일반적으로, 라인들(환기라인, 연료주입라인, 전력공급라인 등)은 단지 그 단부 및/또는 활동점(예를 들어, 환기라인의 경우에는 환기밸브가 이에 해당됨)에서 FT에 고정되므로, 탱크의 최종적 성형을 위해 금형이 닫히면(부품들을 패리슨에 고정시킨 코어를 금형으로부터 분리한 후임), 이들 라인은 자신들의 맞은편 및/또는 인접하여 있는 패리슨의 해당 부분을 가압하게 된다.
사용중에 발생되는 탱크의 열적 팽창을 보완할 수 있도록 이들 라인이 일반적으로 느슨하게 고정됨에 따라, 이들이 루프(loop)를 만들거나 이들이 고정된 지점 사이에 자유길이가 있을 수 있다는 것을 특히 주목해야 한다. 이들 라인이 성형 및 냉각된 탱크에 고정되어 있는 종래의 FT를 제조하는 방법에서는, 이러한 루프의 존재가 흔한 일이며 장애물이 아니다. 반대로, 전술된 방법과 같이 패리슨을 주조할 때 라인들을 고정시키는 방법에서는, 루프들이 패리슨과 마찰하고(따라서 패리슨을 약화시킴), 또는 패리슨 내에서 발견되는 다른 부속물과 마찰하기 때문에(따라서 부속물을 그의 최적 위치에서 이동시킴), 실제로는 이들 루프가 앞서 언급된 문제의 원인이다.
EP 1 110 697 GB 1 410 215
따라서 본 발명의 목적은 성형법에 의한 플라스틱 연료탱크의 제조시 탱크의 내벽 또는 기타 내부부품들의 위치를 변경하지 않고 라인을 탱크에 통합시킬 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 위해, 본 발명은 2개의 공동부와 1개의 코어를 포함한 금형을 이용하여 패리슨을 성형함으로써 내부라인이 구비된 플라스틱 연료탱크를 제조하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은:
1. 패리슨을 금형 공동부 내부로 도입하는 단계와,
2. 라인이 먼저 장착된 코어를 패리슨 내부로 도입하는 단계와,
3. 공동부가 코어와 기밀한 접촉을 이루도록 금형을 닫는 단계와,
4. 코어를 통한 블로잉 공정을 행하고/행하거나 공동부 후방에 진공을 발생시켜 패리슨을 공동부에 대해 가압하는 단계와,
5. 코어에 부착된 장치를 사용하여 라인을 둘 이상의 지점에 걸쳐 패리슨에 고정시키는 단계와,
6. 금형을 개방하여 코어를 인출하는 단계와,
7. (가압유체를 패리슨 내부로 주입하는) 블로우 성형법 및/또는 (공동부 후방에 진공을 발생시키는) 열성형법에 의해 패리슨의 최종 성형을 수행하는 단계를 포함하고, 여기서 라인은 자신의 고정 지점들 사이에 자유길이를 가지고 있으므로 금형이 닫히는 경우에 패리슨 및/또는 패리슨 상의 부속물과 접촉을 이룰 수 있으며, 이에 따라 단계(5) 동안에는 코어에 부착된 장치를 사용하여 하나 이상의 중간고정지점이 생기게 된다.
이 방법에서 단계(1)과 단계(2)는 동시에 수행될 수 있음을 주목해야 한다.
"연료탱크"란 표현은 여러 다양한 사용조건 및 환경조건 하에서 연료를 저장할 수 있는 불투과성 탱크를 의미하는 것으로 이해하면 된다. 이러한 탱크의 한 예로는 자동차에 장착되는 것이 있다.
본 발명에 따른 연료탱크는 플라스틱 재질이다.
"플라스틱"이란 용어는 1종 이상의 합성수지 중합체를 포함하는 임의의 물질을 의미한다.
모든 종류의 플라스틱이 적합할 수 있다. 특히 적합한 플라스틱류는 열가소성 물질의 범주에 속한다.
"열가소성 물질"이란 용어는, 열가소성 엘라스토머류와 이들의 혼화물을 포함하는, 임의의 열가소성 중합체를 의미하는 것으로 이해하면 된다. "중합체"란 용어는 단독 중합체와 공중합체(특히, 이원 공중합체류 또는 삼원 공중합체류) 모두를 의미하는 것으로 이해하면 된다. 이러한 공중합체의 예로는, 비제한적으로, 불규칙 혼성(random) 공중합체, 선형 블록 공중합체, 기타 블록 공중합체류 및 그래프트 공중합체가 있다.
분해온도보다 낮은 용융점을 가지는 모든 종류의 열가소성 중합체 또는 공중합체가 적합하다. 섭씨 10도 이상에 걸쳐 용융범위를 갖는 합성 열가소성 재료가 특히 적합하다. 이러한 물질의 예로는 그 분자량에서 다분산성(polydispersion)을 보이는 물질들이 포함된다.
특히, 폴리올레핀, 열가소성 폴리에스테르, 폴리케톤, 폴리아미드 및 이들의 공중합체가 사용될 수 있다. 예를 들면, 비제한적으로, 탄소, 염 및 기타 무기 유도체, 천연 섬유 또는 중합체 섬유와 같은 무기, 유기 및/또는 천연 충전재와 중합체 물질과의 혼합물처럼, 중합체 또는 공중합체 혼합물이 또한 사용될 수 있다. 또한, 전술된 1종 이상의 중합체 또는 공중합체를 포함하는 적층된 결합층들로 이루어진 다층 구조체를 사용하는 것도 가능하다.
자주 사용되는 중합체 중 하나가 폴리에틸렌이다. 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)을 이용하여 우수한 결과를 얻었다.
탱크의 벽은 열가소성 물질로 된 단일층 또는 이중층으로 구성될 수 있다. 하나 이상의 다른 층이 추가될 수 있으며, 이 추가적인 층은 액체 및/또는 가스 차단성 물질로 구성되는 것이 유리하다. 바람직하게, 차단층의 성질과 두께는 탱크 내면과 접촉을 이루게 되는 액체 및 가스의 투과율을 최소화하도록 선택한다. 바람직하게, 차단층은 차단성 수지, 다시 말해 EVOH(부분적으로 가수분해된 에틸렌/비닐아세테이트 공중합체)와 같이, 연료에 대해 불투과성인 수지에 기초한다. 대안으로는, 탱크가 연료에 대해 불투과성을 갖도록 탱크의 표면을 처리(불소화 또는 술폰화)하여도 된다.
본 발명에 따른 탱크는 바람직하게 HDPE계(based)의 외층 사이에 EVOH계 차단층을 포함한다.
본 발명에 따르면, 탱크는 패리슨을 성형함으로써 만들어진다. "패리슨"이란 용어는 예비성형체를 의미하는 것으로 이해하면 되며, 이는 일반적으로 압출되고 요구되는 형상과 크기로 성형된 후 탱크의 벽을 형성하는 의도로 사용된다. 이 예비성형체가 반드시 일체형 성형체일 필요는 없다.
따라서 패리슨이 실지로는 두 개의 분리된 편, 예를 들면 두 개의 시트로 구성된다. 그러나, 참조로써 그 내용이 본원에 통합된 특허출원 EP 1 110 697에 기재되어 있는 바와 같이, 압출된 관형 패리슨을 절삭하여 이들 편을 얻는 것이 바람직하다. 이 변형예에 따르면, 일단 일체형 패리슨을 압출한 후에, 직경방향으로 반대편의 두 선을 따라 전체 길이에 걸쳐 절단하여 두 개의 분리된 부분("시트")을 얻는다.
별개로 압출되고 일정한 두께를 가진 두 개의 시트를 성형하는 것과 비교했을 때, 전술한 방법은, 적절한 압출장치(일반적으로 다이와 펀치를 구비한 압출기로서, 위치조절이 가능함)를 이용함으로써 나타나는 두께변화(길이 방향으로 일정하지 않은 두께를 의미함)를 보여주는 패리슨을 사용할 수 있도록 한다. 이러한 패리슨은, 성형작업시 금형 내 재료 변형의 일정하지 않은 변화율의 결과로서 야기되는 패리슨의 특정 지점에서의 두께 감소를 설명한다.
패리슨을 두 개의 편으로 성형한 경우, 이들은 일반적으로 연료탱크의 하부벽과 상부벽을 각각 형성하며, 각각은 내부면(탱크의 내측을 향함)과 외부면(탱크의 외측을 향함)을 가진다.
본 발명에 따른 방법에 사용되는 금형은 앞서 정의한 바와 같은 코어와, 패리슨의 외부면과 접촉하게 의도된 두 개의 공동부를 포함하고 있고, 여기서 패리슨은 (패리슨 내로 주입된 가압기체를 이용하여 패리슨을 이들 공동부에 대해 가압하는) 블로우 성형법 및/또는 (공동부 후방에 진공을 발생시키는) 열성형법에 의해 성형된다.
블로우 성형을 수행하는 것이 바람직하지만, 공동부 후방에 추가로 흡입력(진공을 발생시킴)을 가하여 패리슨이 닫히지 않고 가압되지 않은 경우에 패리슨을 금형 내에 유지하는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명의 방법은 단계(6) 이전에 탈기(degassing) 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 일반적으로, 이를 행하기 위해서는 패리슨에 먼저 구멍을 뚫고(예를 들어, 니들(needle)로 패리슨에 구멍을 만듬), 이어서 유체를 금형으로부터 배출시킨다(예를 들어 밸브를 사용함).
본 발명에 따른 방법에서는, 일반적으로 잭(jack)을 포함한 코어에 부착된 장치를 통해서 라인을 패리슨의 내부면에 고정시킨다. 바람직하게, 코어는 몇몇 부속물이 탱크의 내부에 고정되도록 허용하는데, 이때 이러한 부속물은 코어가 금형 내부 패리슨 상의 해당위치로 삽입되기 전에 코어 상에 선조립되는 것이 바람직하다(이전에 언급된 특허출원 WO 2007/000454 참조).
본 발명의 특히 유리한 변형예에 따르면, 먼저 라인과, 탱크 내부의 기타 부품들 중 1개 이상을 코어 장착용으로 사용되는 공통 지지체(프레임)에 설치한다. 따라서 코어 상에 장착하기도 전에 이들 부품을 프레임에 배치 및 조립할 수 있으며, 이는 부품들의 X, Y, Z 위치의 우수한 재현성을 갖게 하고, 때로는 복잡하고 따라서 그다지 비인간공학적인(예를 들어, 환기시스템) 조립체의 조작을 용이하게 한다. 대상이 되는 부품의 무게에 따라, 운전자 또는 로봇이 이 프레임을 조작할 수 있다. 코어를 장착시키는 일에 관해서, 이는 실제로 프레임을 코어에 직접 고정시킴으로써 수행되며, 이때 부품들은, 코어에 부착되어 이들 부품을 패리슨에 고정시키는 장치들(예를 들어, 잭에 의해 작동되는 클램프)의 맞은편에 배치된다. 다양한 부품들을 지지체에 조립하는 일이 성형공정과는 독립적으로 행해질 수 있으므로, 이러한 방법은 주기를 단축할 수 있게 한다.
코어의 장착을 위해 프레임을 사용하는 일은, 본 발명의 범위 밖인, 코어에 의해 내부부품을 고정시키는 단계를 포함하는 FT 성형방법에도 유리하다는 점을 주목하여야 한다.
본 발명에 따른 방법에서 사용되는 코어는 패리슨의 블로우 성형에 필요한 고압가스의 취입(blowing)용으로도 사용될 수 있으며, 블로우-성형 대상인 패리슨이 두 영역으로 되어 있는 경우에는 상기 방법 중 적어도 단계(3) 내지 단계(5) 동안에 이들 두 영역의 에지부를 고온에 유지하기 위해 코어를 사용할 수도 있다.
마지막으로, 공정제어를 위해 코어를 적어도 부분적으로 이용할 수도 있다. 이 목적을 위해, 예를 들면, 카메라를 코어에 통합시켜, 이미지 분석에 의해 파이프(또한 탱크의 가능한 다른 부품들)의 고정상태 특성을 표시 및 확인할 수 있도록 한다. 힘, 주행거리, 압력 및 온도와 같은 값 또는 값들을 측정하는 하나 이상의 센서(들)를 코어 상에 설치하여, 패리슨에 대한 파이프의 고정상태를 보다 잘 제어하도록 할 수도 있다.
본 발명은 내부 라인을 동일한 패리슨부의 두 지점에, 구체적으로는 탱크(두 개의 분리된 편으로 이루어진 패리슨에서 성형되는 지의 여부에 관계없음) 상부(벽) 내부면에 고정시키는데 아주 적합하다. 이들 지점은 일반적으로 수 센티미터 또는 심지어 10 센티미터보다 멀리 이격되어 있다.
본 발명의 범위 내에서 "라인"이란 용어는 파이프, 즉 단부가 개방되어 있고 실질적으로 관형의 단면을 지닌 길다란 모양의 덕트를 의미하는 것으로 이해하면 된다. 본 발명에 따른 라인은 환기라인, 연료 펌프 라인, 엔진에서 탱크로 연료를 회수하는 라인(디젤엔진의 경우) 또는 충진 라인; 전기 라인(이 경우, 파이프는 일반적으로 전기 케이블 외장임) 등일 수 있다. 이 라인은 바람직하게 어떤 것(유체, 전기 등)을 이송하는데 사용된다. 본 발명에 따르면, 라인은 일반적으로 그 단부 및/또는 활동점을 통해 둘 이상의 지점에서 탱크에 고정된다(보다 정확하게는 패리슨에 고정됨, "탱크"란 말은 완성된 성형제품을 가리킴).
"고정"이란 용어는 라인이 탱크 벽과 직접 접촉을 이루고 있거나, 또는 그 자체가 탱크 벽과 직접 접촉을 이루고 있는 중간고정수단에 부착됨을 의미하는 것으로 이해하면 된다. "접촉"이란 용어는 기계적 체결(해제 가능) 또는 용접(또는 분자간 상호침투)을 의미하는 것으로 이해하면 된다. 후자인 용접이 투과성 측면에서 양호한 결과를 가져오며, 성형작업시 패리슨이 용융/연화된다는 점으로 미루어 본 발명의 범위 내에서 사용하기에 실용적이다. 그러므로, (바람직하게는 패리슨이 용융/연화된다는 사실을 이용하는) 기타 다른 기술들, 예를 들면 리벳 펀칭 역시 사용가능하다. 이는 본 출원인 명의의 특허출원 FR 04/08196에 기재된 기술로서 그 내용이 본원에 참조로써 통합된다.
바람직하게, 라인은 중간고정수단에 의해 부착되며, 가장 특히 바람직하게 중간고정수단은 라인이 쉽게 그 내부로 미끄러질 수 있고(즉, 마찰이 거의 없음) 그리하여 상대적 이동성을 가질 수 있게 하는 구조를 가짐으로써, 특히 성형 이후(상기 탱크를 냉각시키는 동안)에 발생하는 탱크의 수축시 라인이 장축방향으로 구속받지 않고 움직일 수 있도록 보장한다. 이 목적을 위해, 클립(즉, 직경이 길이보다 짧은 실린더의 고리 또는 부분(조각))을 사용하여 양호한 결과를 얻으며, 특히 클립의 직경은, 라인이 클립의 내부에 삽입되어 중력에 의해 매달리는 경우에 클립 내부면의 일부하고만 라인이 접촉하게 되도록 설정된다. 실제로 이를 달성하기 위한 한 가지 방법은 라인(또는, 해당되는 경우, 라인들)이 클립 내부체적의 3/4 이하, 바람직하게는 2/3 이하, 가장 특히 바람직하게는 유효한 내부체적의 1/2 이하를 차지하도록 확실하게 하는 단계로 구성된다.
"활동점"이란 표현은 탱크 내에서 활동적인 역할을 수행하는 라인의 요소 또는 부속물, 즉 예를 들면: 환기밸브; 탱크 외부의 부속물로의 연결부(커플링)(예를 들어, 전압공급원과의 전기 연결부; 엔진과의 유압식 연결부 등)를 의미하는 것으로 이해하면 된다. 본 발명의 특히 유리한 일 변형예에 따르면, 라인의 하나 이상의 고정 지점이 부속물로부터 형성되며, 이는 상기 부속물이 패리슨에 고정되어 있다는 사실과 부속물이 라인에 부착되는 방식으로 인하여, 라인이 회전하는 것을 방지할 수 있도록 한다. 이는 특정의 경우 상기 라인이 "자유(free)" 부속물들(라인에 부착되어 있지만 탱크 내부에 고정되지는 않음)을 포함할 수 있으며, 이들이 회전(라인의 회전에 의해 구동됨)하면서 패리슨에 손상을 입힐 수도 있기 때문이다. 실제로 이를 달성하기 위한 한 가지 방법은, 라인과 부속물에 급속 커플링(quick coupling)에 의해 함께 감합(fit)되고 이들 부품의 상대적 회전을 방지하는 보조 릴리프를 제공하는 단계로 구성된다. 회전멈춤점을 지닌 "전나무(fir-tree)" 형상의 피팅이 특히 이 목적용으로 적합하다.
라인을 FT 내부에 고정시키는 문제인 경우, 회전방지 고정방법이 본 발명의 범위 밖에서도 유리하게 사용된다는 것을 주목해야 한다.
본 발명에 따른 라인은 자신의 기능에 적합한 임의의 재료로 제작될 수 있다. 주변 온도에 근접한 온도에서 유체를 이송하는 파이프의 경우(예컨대, (일반적으로 탱크 상부를 연료증기 흡수장치 또는 캐니스터에 연결하는 목적의) 탱크용 환기파이프, 또는 (탱크가 충진되는 경우 충진 파이프 상부에 약간의 증기를 운반하는) 증기-벤트라인, 또는 (연료수위에 의한 차단으로 노즐을 개폐하는) 최고연료수위 고정용 라인 등), 이 파이프의 주된 부품은 일반적으로 플라스틱계, 구체적으로는 HDPE계 재질이다.
바람직하게, 앞서 언급한 특허출원 WO 2006/095024에 기재된 바와 같이, 하나 이상의 굴곡부의 존재로 인해 탱크에 부착되는 두 지점 사이에서 라인이 변형될 수 있다. "변형될 수 있다"라는 표현은 파이프의 두 부착지점 사이의 거리가 가변적임을 의미하는 것으로 이해하면 된다. "굴곡부"란 용어는 파이프를 잡아 늘였을 때 연장되게 하는 모든 변형(예를 들어, 코일 (컨벌루션), 또는 하나 이상의 물결주름(corrugations)(벨로우, 주름))을 의미하는 것으로 이해하면 된다. (파이프를 단순히 변형(바람직하게는 열간변형)함으로써 적용하기 용이하다는 이유로) 실제에서 아주 유용한 일 변형예는 하나 이상의 굴곡부를 원하는 영역 내에서 S 형상, 파동 형상 또는 V 형상(또는 보다 엄격하게 말하자면, 굴곡부의 단부까지 고려하는 경우에 W 형상)으로 만드는 단계로 구성된다. 따라서, 어떤 면에서는, 스프링이 파이프 내에 제작되고, 이 스프링은, 성형된 탱크가 냉각되는 경우에 스프링이 바람직하게는 평형상태(또는 거의 평형상태)에 (어느 정도) 있게 하는 방식으로 파이프가 패리슨에 장착될 때 신장된다.
바람직하게, 본 발명에 따른 방법에 사용되는 라인은 하나 이상의 밸브를 포함한 환기 파이프이다. 바람직하게, 이러한 라인의 특징은 적어도 한 단부에 밸브가 존재한다는 것이며, 특히 유리하게, 라인은 자신의 단부 각각에 밸브를 포함하고 이들 밸브를 통해 파이프가 탱크에 고정되고, 또한 중간고정지점이 단지 루프(자유길이)를 제거하는 역할만을 가진다는 것이다.
그 이유는, 수 개(둘 이상)의 포켓(안장형 탱크)을 포함하는 탱크에 있어서, 이러한 포켓들 중 적어도 하나(일부)를 환기시키는 것이 일반적으로 요구되기 때문이다. 실제로 적합하며 이를 달성하기 위한 한 가지 방법은, 환기가 필요한 포켓 또는 포켓들에 환기밸브를 제공하고, 이 밸브를 전술한 바와 같은 파이프를 통해서, 그리고 상기 파이프 및 캐니스터 사이에 부착된 밸브에 의해 캐니스터에 연결하는 단계로 구성된다. 이러한 밸브는 여러 기능들, 즉 흔들림이 발생할 때나 차량이 전복되었을 때 액체연료가 캐니스터 내부로 유입되는 것을 방지하는 기능(ROV(롤오버 밸브)기능); 과충전을 방지하는 기능(ISR 기능); 증기에 의해 비말동반될 수 있는 연료 액적을 가두는 기능(액체-증기 분리기능) 등을 수행할 수 있다. 본 발명은 연료탱크 상에 다양한 밸브들을 함께 결합시키는 환기 파이프의 고정작업에 특히 적합하다.
전술된 바와 같은 안장형 탱크의 경우, 이전에 이미 언급된 임계위치는 포켓들을 함께 결합하고 일반적으로는 더 낮은 높이를 가진 탱크의 중앙부로 이루어진다. 본 발명은 이러한 영역 내에 또는 인접한 곳에 추가적 고정지점을 제공함으로써, 비록 규격은 감소되지만 환기라인(들)이 통과해야 하는 곳인 상기 위치에서 탱크 벽이 손상되지 않도록 한다.
보다 일반적으로, 본 발명은 패리슨의 손상문제 및/또는 내부 라인에 있는 루프(자유길이)의 존재로 인해 야기되는 그 내부 부속물의 변위를 극복할 수 있게 하며, 이는 이들 루프의 단부 사이에 중간고정지점을 만들어 상기 루프들을 제거함으로써 가능하고, 이때 이 지점은 유일하게 루프 제거의 기능만을 가진다.
상기 라인이 FT 내부면의 재질과 동일한 재질(일반적으로 HDPE계)에 기초하는 경우, 이러한 중간고정 작업은 코어에 부착된 장치(이 목적용으로는 일반적으로 잭-예컨대, 유압식 잭-이 포함됨)를 사용하여 상기 내부면에 대해 자유 루프를 단순히 가압하는 용접작업에 의해 이루어질 수 있다. 그러나, 구체적으로 환기라인이 대상이 되는 경우에는, 패리슨의 고온을 고려해볼 때 상기 라인이 무너질 수도 있다(납작하게 됨).
따라서, 이미 언급한 바와 같이, 본 발명의 유리한 일 변형예에 따르면, 중간고정지점은 고정부를 사용하여 만들어지되, 여기서 고정부는 라인이 탱크 내부에 고정되기 전에 라인을 수용하고, 코어에 부착된 장치의 사용으로 가압되어 중간고정지점에서 패리슨에 효과적으로 용접된다. 바람직하게는, 이러한 고정부를 HDPE 재질로 제작함으로써, 고정부가 FT 벽에 대해 가압되어 FT에 용접될 수 있도록 한다. 원하는 위치에 라인을 수용하는 간단한 HDPE 클립이 이러한 목적용으로 특히 적합하다.
또 다른 유리한 변형예에 따르면, 라인은 적어도 중간고정지점의 영역에 위치하고, 부분적으로는 탱크의 열저항보다 큰 열저항을 지닌 물질(예를 들어: PA(폴리아미드)계, 또는 탱크가 HDPE 재질일 경우에는 POM(폴리옥시메틸렌)계)에 기초하며, 상기 고정지점 위치에 설치되는 적합한 릴리프를 금형 공동부에 마련함으로써, 코어에 부착된 장치의 압력 하에서 라인 자체가 이 위치에서 상기 릴리프 내에 확실히 수용되도록 하고, 그 결과로 패리슨의 일 부분은 상기 릴리프와 라인 사이에서 단단히 죄어진다. 이렇게 되면 릴리프는, 탱크의 이형(demould)시 상기 조여진 부분에 의해 파이프가 고정되도록 하는 구조를 가져야 한다. 공동부 내의 릴리프는 일반적으로 홈 형상으로 되어 있다. 유리하게, 이러한 홈은 외부로부터(즉, 공동부에서 코어방향 측으로) 패리슨을 국부적으로 가압하는 둘 이상의 경사 잭으로 둘러싸여 있으므로, 중간고정위치에서 라인과 굳게 결합하게 된다.
이 변형예에서, 향상된 열저항성을 지닌 물질(예컨대, PA 또는 POM)에 기초하여 전체 라인을 만들거나, 또한 바람직하게는 라인을 HDPE로 만들되, 라인의 중간고정지점 위치에는 이러한 물질에 기초한 외장이 구비된다.
도 1은 HDPE 클립을 통한 단면도.
도 2는 본 발명의 변형예에 따라 환기라인을 패리슨에 고정시키는 것을 보여주는 도면.
도 3은 본 발명의 다른 변형예에 따른 고정방법을 보여주는 도면.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 다른 바람직한 변형예에 따른 클립의 확대도.
본 발명의 바람직한 두 변형예(각각 클립, 또는 금형 공동부 내에 릴리프를 구비함)를 개략적으로 도 1과 도 2-3에 각각 도시하였다. 본 발명의 몇몇 다른 바람직한 변형예로 구현된 클립을 도 4 내지 도 6에 도시하였다.
이들 도면에서 동일한 도면부호는 동일하거나 유사한 부품을 가리킨다.
도 1은 HDPE 클립(1)을 통한 단면도로서, 이 클립에는 환기라인(2)과 전기라인(3)에 삽입되며 클립의 용도는 이들 라인을 용융된 HDPE 패리슨에 고정시키는 것이다. 이 클립은 이들 라인의 "자유" 루프에 느슨하게 고정되어 있고(루프를 수용함) 코어 상에 있는 잭을 사용하여 패리슨에 용접되는데, 이때 코어는 클립을 패리슨 상으로/내부로 가압함으로써 클립이 패리슨에 용접되도록 하며 이러한 모든 일은 라인들을 변형시키지 않고 일어난다. 클립에는 두 개의 폭이 넓은 개구부가 마련되며, 이들 개구부에 라인이 매우 느슨하게 삽입됨으로써 특히 성형 이후에 탱크가 수축하는 동안 라인들이 구속받지 않고 움직일 수 있도록 보장한다. 또한 클립은 탱크 벽(하부면)에 용접되는 표면에 용접 플랫폼(용접 피트(feet))이나 돌출부를 포함한다.
도 2는 코어에 부착된 잭(둘 다 미도시됨)에 의해 작동되는 이동성 장치(5)를 이용하여 환기라인(2)을 패리슨(4)에 고정하는 것을 도시하고 있으며, 이는, 변위(화살표로 표시됨)와 라인에 가해지는 압력에 의해, 라인이 금형 공동부들에 마련된 홈(6)에 수용될 수 있도록 한다(이들 중, 홈 옆의 일 부분만 도시됨). 도면에서는 용융상태에 있는 패리슨(4)이 어떻게 라인(2)을 포위하고 있는지 도시되어 있다. 일단 응고가 되면, 홈(6)의 라인에 해당하는 릴리프 내 제자리에 라인(2)이 유지된다.
도 3은 유사한 고정방법을 예시하고 있되, 여기서는 금형 공동부에 2개의 경사 잭(7)이 마련되며, 이들 잭은 (화살표 방향으로 변위됨으로써) 패리슨(4) 수준으로 라인(2)이 정확하게 홈(6)으로 커버되는데 기여한다.
도 2와 도 3에서의 규격은 일례로서 주어졌다.
도 4 내지 도 6은 역시 HDPE로 만들어진 클립(1)의 확대도로서, 이 클립에는 10 내지 20mm의 표시된 높이를 가진 하나의 넓은 개구부(12)가 마련되며, 이 개구부(도 4와 도 5 참조, 도 6에는 클립만 예시되어 있음)에는 전기라인(3)과, 연료주입라인(4)과, 연료회수라인(4')이 삽입된다.
이들 라인은 클립(1)과 일체로 성형되는 텅(tongue: 돌출된 부분)(9)에 형성된 개구부 내로 삽입된 클램핑 칼라(clamping collar)(10)에 의해 고정된다.
이러한 칼라 덕분에 케이블과 라인을 서로 기대어 유지시키는 것이 가능하며, 특히 코어를 장착할 때 더 용이하게 조작할 수 있게 한다. 또한, 블로우 성형 동안에 동일한 클립에 케이블과 라인을 일정하지 않게 배치함으로써, 클립이 걸려서 움직이지 않게 되는(jamming) 위험(이는 클립의 목적을 무효화시킴)을 피할 수 있게 한다.
이들 도면에 예시된 클립은 HDPE 탱크 벽에 용접될 수 있는 기저부(11)와, 성형공정 동안에 일 부분(예를 들면, 전기 연결기)을 수용하는데 이용될 수 있는 케이싱(8)을 또한 포함하며, 게다가 이형 이후에 제거가능하게 됨으로써 탱크 내부에서 고정되어야 하는 곳에 고정된다.
이러한 전기 연결기는, 자신이 구비된 부품을 최종(수동식) 조립공정 동안에 장착되는 전기 부품에 연결하는데 사용될 수 있다. 이러한 케이싱(8)이 없으면, 운전자는 탱크 내에서 연결기를 찾아야 할 것이다.
금속 고리(12)를 용접 기저부(11)에 일체화시켜, 탱크가 성형될 때 외부에서 클립의 위치를 용이하게 알아낼 수 있도록 한다.
플라스틱 부분에 금속 인서트를 마련하는 아이디어가 본 발명의 범주 밖에서도(즉, 플라스틱 FT 내에 있는 내부 플라스틱 부속물의 위치를 조절하는 방법의 구성) 동일한 장점을 제공한다는 점을 언급할 가치가 있다. 다시 말해 이러한 금속 인서트(임의의 형상-예를 들어 금속 디스크-을 지닐 수 있음)는 금속 감지기, X선 주사법 등을 이용하여 보다 용이하게 부품을 위치시킬 수 있도록 한다. 따라서, 플라스틱 벤트밸브(ROV, 즉 롤오버 밸브; FLVV 즉 최대연료제한밸브, ...)의 경우, 예를 들어 밸브를 탱크 내부에 장착하기 이전에 금속 디스크를 커버와 밸브 몸체(두 부분으로 된 밸브의 경우) 사이, 커버 상부의 요홈에 삽입할 수 있다.

Claims (10)

  1. 2개의 공동부와 1개의 코어를 포함한 금형을 이용하여 패리슨을 성형함으로써 내부라인이 구비된 플라스틱 연료탱크를 제조하는 방법으로,
    1. 패리슨을 금형 공동부 내부로 도입하는 단계와,
    2. 라인이 먼저 장착된 코어를 패리슨 내부로 도입하는 단계와,
    3. 공동부가 코어와 기밀한 접촉을 이루도록 금형을 닫는 단계와,
    4. 코어를 통한 블로잉 공정을 행하는 것 및 공동부 후방에 진공을 발생시키는 것 중 하나 이상에 의해서 패리슨을 공동부에 대해 가압하는 단계와,
    5. 코어에 부착된 장치를 사용하여 라인을 둘 이상의 지점에 걸쳐 패리슨에 고정시키는 단계와,
    6. 금형을 개방하여 코어를 인출하는 단계와,
    7. 가압유체를 패리슨 내부로 주입하는 것에 의한 블로우 성형법 및 공동부 후방에 진공을 발생시키는 것에 의한 열성형법 중 하나 이상에 의해서 패리슨의 최종 성형을 수행하는 단계를 포함하고,
    라인은, 금형이 닫히는 경우에 패리슨 및 패리슨 상의 부속물 중 하나 이상과 접촉을 이룰 수 있는 자유 길이를 라인의 고정 지점들 사이에 포함하고, 단계(5) 동안, 코어에 부착된 장치를 사용하여 하나 이상의 중간고정지점이 생성하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 패리슨은, 하나의 동일한 압출된 관형 패리슨을 직경방향으로 반대편의 두 선을 따라 전체 길이에 걸쳐 절단하여 얻은 두 개의 분리된 편으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 라인과 탱크 내부의 기타 부품들 중 1개 이상을 코어 장착용으로 사용되는 공통 지지체에 우선적으로 설치하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 라인의 하나 이상의 고정 지점이 부속물로부터 형성되며, 이는 상기 부속물이 패리슨에 고정되어 있다는 사실과 부속물이 라인에 부착되는 방식으로 인하여, 라인의 회전을 방지할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 라인은 각 단부에 밸브를 구비한 환기 파이프이고, 이들 밸브를 통해서 그리고 중간고정지점에 의해 파이프를 탱크에 고정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 탱크는 안장형 탱크로서, 밸브 중 하나를 각각 포함한 둘 이상의 포켓을 함께 결합시키는 중앙부를 포함하며, 상기 탱크의 상기 중앙부는 상기 탱크의 다른 부분에 비해서 더 낮은 높이를 가지며, 중간고정지점은 중앙부 내에 또는 중앙부에 인접하여 위치하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 중간고정지점은 고정부를 사용하여 생성되며, 고정부는 라인이 탱크 내부에 고정되기 전에 라인을 수용하고, 코어 상의 장치를 이용한 압력에 의해 중간고정지점에서 패리슨에 용접되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 고정부가 HDPE 클립인 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제7항에 있어서, 라인은 적어도 중간고정지점의 영역에 인접하여 위치하고, 부분적으로는 탱크의 열저항보다 큰 열저항을 지닌 물질에 기초하며, 금형 공동부는 릴리프를 상기 고정지점 위치에 포함함으로써 코어에 부착된 장치의 압력 하에서 라인 자체가 그 위치에서 상기 릴리프 내에 확실히 수용되도록 하고, 그리하여 패리슨의 일 부분이 상기 릴리프와 라인 사이에서 단단히 죄어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 공동부 내의 릴리프는 영구적인 홈형상의 릴리프이거나, 또는 외부로부터 패리슨을 국부적으로 가압하는 두 개의 경사 잭을 포함하여 중간고정위치에서 라인과 굳게 결합하게 되는 인출입식 릴리프인 것을 특징으로 하는 방법.
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