JP6492064B2 - プラスティック材料から燃料タンクを生産する方法 - Google Patents

Description

本発明は、プラスティック材料から燃料タンクを生産する方法に関する。本発明は、とりわけ自動車用のタンクの生産に適用される。

多くの技術がプラスティック材料から燃料タンクを生産するために知られている。１つの既知の生産技術は、以下のステップ：
ａ）プラスティック材料のパリソンを、２つの鋳型キャビティを備える開いた鋳型の中に挿入するステップ；
ｂ）これら鋳型キャビティを、鋳型を閉じるように接触した状態に動かすステップ；
ｃ）鋳型の完全な閉止の前に、パリソンのプレブローを行うために加圧された流体（すなわちガス）を、パリソンの内部中に導入するステップ；
ｄ）一旦鋳型が完全に閉止されると、パリソンを鋳型の鋳型キャビティ上に加圧された流体を使用して押し付けるように、最終ブローを行うステップ；
ｅ）鋳型を開放して、タンクを引き出すステップ
をこの順で含む。

この既知の技術によって生産されたタンクは、一般的にタンクの周囲（タンクの接合面とも呼ばれる）に突出する溶着部を有する。そのような溶着部は鋳型の鋳型キャビティ間におけるパリソンの型締め（すなわち押しつぶし）から生じる。この突出する溶着部の存在は、多くの欠点を有する。

燃料タンクは通常、一つ（若しくはそれ以上の）金属製ストラップによって自動車の車体に固定されている。突出する溶着部は、この突出する溶着部が、ストラップがタンクの外周を支持するのを妨げるという意味でストラップの通行を妨げる。したがって、タンクの自動車の車体への固定は最適化されない。

また別の欠点は、突出する溶着部を担持しているタンクの外周に部品を固定することが通常は不可能であるか、若しくは少なくとも極めて困難であるという事実にある。ここで、この表面を、例えばケーブル又はパイプなどを取り付けるために使用できることが望ましい。

さらに、この突出する溶着部を形成することは、過剰な材料を必要とする。この過剰な材料は、タンクを生産するコストだけでなく、タンクの重量をも増加させる。

本発明は、これら問題を解決することを目的とする。

このために、本発明の特定の実施形態では、プラスティック材料から燃料タンクを生産するための方法が提案され、この方法は以下のステップ：
ａ）プラスティック材料のパリソンを、鋳型キャビティを備える開いた鋳型の中に挿入するステップ；
ｂ）これら鋳型キャビティを、（漸進的に）鋳型を閉じるように近づけるように動かすステップ；
ｃ）鋳型の完全な閉止の前に、パリソンのプレブローを行うために加圧された流体をパリソンの内部中に導入するステップ；
ｄ）一旦鋳型が接触する（鋳型の接合面において）と、パリソンを鋳型の鋳型キャビティ上に加圧された流体を使用して押し付けるように、最終ブローを行うステップ；
ｅ）鋳型を開放して、タンクを引き出すステップ
をこの順で備える。

この方法は以下のステップ：
‐パリソンのプレブローの前に、鋳型の鋳型キャビティ間に少なくとも１つの障害要素を導入するステップ；及び
‐パリソンのプレブロー中に、加圧された流体の助けによってパリソンの一部を障害要素上に押し付けるステップであって、それによってパリソンの前記一部が鋳型のキャビティ間に型締めされないように防止し、かつ溶着部の無い周囲領域を得る、ステップ；
を備える。

したがって、本発明によって生産されたタンクは、突出する溶着部の無い１つ（若しくはそれ以上）の領域（すなわち部分）を外周上に有することができる。したがって、パリソンのプレブロー時に、言い換えると加圧された流体がパリソンの内部中に導入されるときに、パリソンの一部が障害要素上に押し付けられる。したがって、障害要素はパリソンの一部が鋳型の鋳型キャビティと接触しないように防止する。より正確には、本発明による障害要素は、パリソンの一部を鋳型の接合面（すなわち、鋳型の鋳型キャビティ間の接合面）の外に保持することを可能とする。例えば、本発明による障害要素は、縦通材又は縦通板とすることができる。例えば、障害要素が縦通部材である特定の場合には、本発明の方法によって生産されるタンクは、その外周上に突出する溶着部がなく、１つ（若しくはそれ以上）の窪みを有する場合がある。

障害要素は好ましくは、鋳型の鋳型キャビティ間にプレブローの前に導入され、それによってこの障害要素は鋳型の内側に突出する。障害要素は好ましくは、パリソンのプレブロー中及び最終ブロー中には同じ位置に留まっている。

特定の一実施形態では、障害要素は、鋳型の鋳型キャビティに対して折り畳まれた位置から鋳型の鋳型キャビティに対して折り畳まれていない位置へ移動することができ、またその逆に移動することができる。

鋳型が開かれているときには、障害要素は好ましくはその折り畳まれた位置にある。鋳型が閉じられているときには、障害要素はその折り畳まれていない位置にあり、鋳型の鋳型キャビティは、それら鋳型キャビティが接触するまで障害要素の上を滑動する。鋳型が閉じたときには、障害要素は再びその折り畳まれた位置にある。

鋳型は、プレブロー及び最終ブローの操作が一旦終了すると、開かれる。

特定の一実施形態では、鋳型が開かれているときには、障害要素はその折り畳まれた位置にある。

また別の実施形態では、鋳型が開かれているときには、障害要素はその折り畳まれていない位置にある。障害要素はその折り畳まれていない位置に留まって、タンクを生産された平衡状態に保持する。生産されたタンクが、鋳型から完全に取り出されると、障害要素はその折り畳まれた位置に戻る。そのような実施形態の利点は、鋳型からの排出のための特定のシステムの使用を無しに済ますことを可能にすることであり、障害要素はしたがって、タンクを鋳型から取り出すために従来、使用していた排出機を置き換える。

本発明の障害要素は、プレブロー中のパリソン部分に必要とされる形状を付与し、最終ブロー中にはそのパリソン部分を鋳型の接合面（すなわち、鋳型の鋳型キャビティ間の接合面）の外に保持する機能を有利に有する。このパリソンを鋳型の接合面の外に保持することは、パリソンが鋳型キャビティ間に型締めされないように防止し、従って溶着部を形成しないように防止する。したがって、溶着部の無い外周領域が生産される。

例えば、障害要素が縦通部材である特定の場合には、本発明の方法にしたがって生産されたタンクは、その外周上に１つ（若しくはそれ以上）の窪みを有し、突出する溶着部を有さない。窪みは好ましくはタンクの内部に向かって延在し、タンクの外側に向かって開いている。

プラスティック材料との用語は、少なくとも１つの合成樹脂ポリマを含むすべての材料を意味する。

全てのタイプのプラスティック材料が好適であり得る。非常に好適なプラスティック材料は、熱可塑性材料のカテゴリーに属する。

熱可塑性材料との用語は、熱可塑性エラストマ及びその混合物を含むすべての熱可塑性ポリマを意味する。用語「ポリマ」は、ホモポリマ及びコポリマ（特に、二元共重合体又は三元共重合体）の両方を指定する。そのようなコポリマの限定されるわけではない例は、ランダム分布コポリマ（ｒａｎｄｏｍ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒｓ）、シーケンストコポリマ（ｓｅｑｕｅｎｃｅｄ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒｓ）、及びグラフトコポリマ（ｇｒａｆｔｅｄ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒｓ）である。

その融点が分解温度より低い熱可塑性コポリマ又はポリマが好適である。少なくとも１０℃に広がる溶融範囲を有する合成熱可塑性材料が特に非常に好適である。そのような材料の例は、その分子量のポリディスパーションを有する材料である。

特に、ポリオレフィン、熱可塑性ポリエステル、ポリケトン、ポリアミド、及びそれらのコポリマを使用することができる。ポリマ又はコポリマの混合物もまた使用することができ、同様にポリマ材料の無機物、有機物、及び／又は、例えば、限定されるわけではないが、炭素、塩、及び他の無機誘導体、天然繊維、又はポリマ繊維のような天然チャージ（ｎａｔｕｒａｌ ｃｈａｒｇｅｓ）も同様に使用することができる。また、上述のポリマ又はコポリマのうちの少なくとも１つを備える、積み重ねられ、一緒に固定された層から構成された多層構造を使用することもできる。

採用されることが多い１つのポリマはポリエチレンである。優れた結果が高密度ポリエチレン（ＰＥＨＤ）によって得られた。

本発明に従う方法が意図されるタンクは、熱可塑性材料の少なくとも１つの層と、液体及び／又はガスのバリア材から有利に構成することができる少なくとも１つの補助層と、を備える多層構造を好ましく備える。

バリア層の性質及び厚みは、タンクの壁に接触する液体及び気体に対する透過性を最小化するように好ましくは選択される。この層は、バリア材料、すなわち、例えばＥＶＯＨ（部分的に加水分解されたエチレン‐ビニルアセテートコポリマ）のような、燃料に対して不透過性である樹脂に基づいている。代替的に、タンクは、タンクを燃料に対して不透過性にする目的で、表面処理（フッ素化又はスルホン化）にかけることができる。

「パリソン」は、一般的には押し出された、通常は実質的に筒状形状の一体型のプレフォームを意味し、成形後、すなわち必要とされる形状と寸法とを、溶融状態にあるパリソンに鋳型によって付与してタンクを生産することからなる作業の後に、タンクの壁を構成することを意図されている。

本発明による方法は、好ましくは押し出されたパリソンを使用する。パリソンは、集積ヘッド（ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ｈｅａｄ）を有する押し出し機から得られ、この場合、この方法は通常、パリソンを受け取るためにそれぞれのサイクルの開始時に開放した、固定された鋳型を使用する。代替的に、この方法は、周期的に鋳型上で閉止される可動鋳型を使用するか、又は鋳型に向かうパリソンの操作を含む、連続的な押し出しの行使（ｒｅｃｏｕｒｓｅ）を有することができる。

本発明による方法は、鋳型キャビティを備える鋳型、すなわち、その周囲の長さが同一であり、その内面がタンクの外形に対応する浮き彫りパターンを含む一種の中空のハーフシェルを使用し、タンクは、パリソンをこのハーフシェルの内面上に、パリソンの中に吹き込まれた加圧されたガスによって押し付けることによって成形される。特定の一実施形態では、加圧されたガスは、例えば吹き込みカニューレを使用して吹き込むことができる。特定の一実施形態では、吹き込みカニューレは鋳型の中に下から挿入することができる。また別の実施形態では、吹き込みカニューレは鋳型の側部を貫通して挿入することができる。

本発明による方法は、パリソンを引き延ばす（パリソンを開いた状態に保持する）ためのツールを使用することができる。このツールは、パリソンの端部を把持し、それら端部を離間した状態に保持するように設けられたクランプ又は顎部から構成することができる。

ステップｃ）中に、パリソンは好ましくは、鋳型の鋳型キャビティに接触することなくプレブローされる。ステップｃ）の直後には、パリソンの有用部分の内容積は通常タンクの内容積の少なくとも６０％、好ましくは少なくとも８０％又は９０％でさえある。

最終ブローのステップｄ）は、主としてパリソンにその最終的な浮き彫りパターン／形状をあたえる役目をする。

このプレブローのステップｃ）中は、鋳型は閉じられておらず、パリソンの下端及び上端は鋳型の上下にそれぞれ配置された適切な装置によって好ましくはシールされた態様で閉じられているが、閉止されてはいない（すなわち、それら端部が溶着されていることはないが、反対に離間した状態に保持されている）。一実施形態においては、これらいわゆるシール装置は内部ブロック及びブロック上にパリソンをクランプすることになる２つの外部可動部品からなる。この種の装置は、特に下部の装置に対して良好な結果を与える。上部の装置に関しては、上部の装置は押し出しヘッドによって構成することができ、すなわちさらに有利なこの変形体においては、パリソンはプレブローの時にはまだ切断されてはおらず、依然として押し出しヘッドに接続されている。この変形体は、プレブローカニューレ無しで済ますことが可能であり、現にこの変形体は、押し出しヘッドを、ブロア装置を有して設けるのに十分である。

本発明による方法においては、鋳型からの取り出しのステップｅ）の前に、通常は冷却ガスを１つ以上のブロアニードルによって循環させることによって、成形されたパリソンを好ましくは冷却することができる。鋳型の鋳型キャビティは次いで、これらもまたパイプのネットワークの中に流体を循環させることによって好ましくは冷却される。

本発明の特定の一実施形態では、鋳型の鋳型キャビティそれぞれは、少なくとも１つの可動部分を備える。そのような可動部分は、鋳型を閉じている間は互いに近づき、パリソンのプレブローの前に組み立てられるように構成される。一旦組み立てられると、これら可動部分は障害要素を形成する。「組み立てる」との用語は、可動部分を可動部分に互いに接触させるか、または結合させる（接続させる）ことを意味する。可動部分それぞれは好ましくは一種の円柱状のビームであり、可動部分の方向及び速度は制御可能である。特定の一実施形態では、可動部分と鋳型の鋳型キャビティとは、制御可能な液圧式又は空気圧式手段を使用して動かすことができる。

本発明による方法は、装備品を溶着部の無い外周領域に取り付けるステップを有利に備える。装備品は、好ましくは溶着部の無い外周領域の表面に弾性的に接触して取り付けられる。特定の一実施形態では、固定ストラップが溶着部の無い外周領域の表面に弾性的に接触して取り付けられている。したがって、固定ストラップは、窪みの形状に相補的な形状を有することができる。また別の特定の実施形態では、通気ピペット（ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ｐｉｐｅｔ）（又は燃料システムの他のいずれかのタイプの構成部品）を溶着部の無い外周領域に溶着することができる。また別の一実施形態では、１つ以上の電気ケーブルを溶着部の無い外周領域に取り付ける（溶着するか、又はクリップ留めする）ことができる。

本発明の特定の一実施形態では、障害要素は浮き彫りパターンをその外面に備える。このように、浮き彫りパターンを含む溶着部の無い外周領域を形成することができる。特定の一実施形態では、障害要素はフィンの形状の浮き彫りパターンを含むことができる。したがって、溶着部の無い外周領域は、例えば溶着部の無い外周領域と、外部環境と、の間の熱交換を加速するように構成されたフィンを含むことができる。また別の特定の実施形態においては、障害要素は鱗状浮き彫りパターンを含むことができる。したがって、溶着部の無い外周領域は、鱗状浮き彫りパターンを含むことができる。例えば、これら鱗は固定ストラップに見られる場合のある方向とは反対に方向付けることができる。これは、タンクへのストラップのより良好な取り付けを可能にする。また別の特定の実施形態では、障害要素はマーキングを形成する浮き彫りパターンを含むことができる。したがって、本発明の障害要素は、タンクに浮き彫りされたマーキングを容易に得るために使用することができる。また別の特定の一実施形態では、溶着部の無い外周領域は、補強材又は局所的な強化材として作用する浮き彫りパターンを含むことができる。

本発明の特定の一実施形態においては、障害要素は熱調節手段を備える。例えば、障害要素は、所定の温度の値で障害要素上に押し付けられるパリソン部分の温度を維持するように適用された加熱装置を組み込むことができる。

本発明の特定の一実施形態においては、障害要素は吸引オリフィス及び／又はブローオリフィスを備える。そのような吸引オリフィス及び／又はブローオリフィスは、鋳型の中でパリソンを吹き込む作業中の、材料の局所的に改善された分配を作るために使用することができる。この材料の改善された分配は、生産されるタンクの減量に反映される。

有利な一実施形態においては、障害要素（又はそれを構成する可動部分）はアルミニウムからなる。また別の実施形態では、障害要素は鋼又はブロンズからなる。

また、本発明は、上述した方法によって生産されるプラスティック材料の燃料タンクにも関する。このように生産されたタンクは、その外周上に１つ（又はそれ以上）の、突出する溶着部の無い領域（すなわち部分）を含むことができる。

図１〜図８の目的は、本発明の特定の一実施形態に従う製造方法の原理を、限定するのではない図示された例によって示すことである。

後述の図１〜図８の例においては、本発明による障害要素は円柱状の形状の縦通材である。勿論、（図示されない）他の実施形態では、本発明による障害要素は平板であっても、四角形状のビームであってもよい。

図１の例に示すように、プラスティック材料のパリソン（１）が、開かれた位置にある鋳型（２）の２つの鋳型キャビティの間に導入される。パリソン（１）は、開いた状態／離間した状態に保持されている鋳型の中に導入される。鋳型（２）は鋳型キャビティ（３、４）を備える。鋳型の鋳型キャビティ（３、４）は、成形されるタンクの外面に対応する内面（３’、４’）を有する。図５は、図１の線Ａ‐Ａに沿った断面図である。この実施形態においては、鋳型の鋳型キャビティ（３、４）それぞれは、図５に示されるように可動部分（５、６）を備える。後述からわかるように、一旦組み立てられると、この可動部分（５、６）の対が縦通材（すなわち障害要素）を形成する。（図示されない）別の実施形態では、鋳型の鋳型キャビティ（３、４）は、鋳型の異なる高さに配置された複数の可動部分の対を含むことができる。（図示されない）また別の実施形態では、縦通材（この場合には１つのブロック）は、鋳型の鋳型キャビティ（３、４）が、鋳型の開閉中に縦通材上を滑動できるように、鋳型に取り付けることができる。（図示されない）また別の実施形態では、縦通材は外部ロボットによって鋳型の中に導入し、保持することができる。

図２ａにおいて、鋳型（２）は第１の中間閉止位置に示されており、この位置は、可動部分（５、６）が鋳型の鋳型キャビティ（３、４）間に導入される位置である。可動部分（５、６）は、鋳型の鋳型キャビティに対して折り畳まれていない位置にあり、鋳型の内側に突出している。図２ｂでは、鋳型（２）は第２の中間閉止位置に示されており、この位置は、パリソンの底部が、プレブロークランプとも呼称されるプレート（７）を使用して閉止されている。可動部分（５、６）は、矢印（Ｆ１、Ｆ２）によって示される、鋳型の鋳型キャビティ（３、４）の閉止方向に互いに向かって動かされる。可動部分（５、６）は、接触が生じるまで互いに向かって動かされる。この接触は、図６に示されるように、パリソンのプレブローの前に生じる。

図３は、パリソンのプレブローのステップを示す。このステップでは、加圧された流体が、パリソン（１）を、パリソンが鋳型の鋳型キャビティ（３、４）の内面（３’、４’）に接触することなく膨らませるためにパリソン（１）の内部に導入される。したがって、パリソンの一部が、可動部分（５、６）の対によって形成された縦通材上に押し付けられる。図７は、図３の線Ｂ‐Ｂに沿った断面図である。

図４は、パリソンの最終ブローのステップを示す。このステップ中には、鋳型は完全に閉止されている。鋳型の鋳型キャビティが鋳型の周囲において接触している。この最終ブローのステップ中には、縦通材はプレブローのステップ中と同じ位置をとっている。したがって、前記パリソン部分は、図８（図４の線Ｃ‐Ｃに沿った断面図）に示すように、最終ブローのステップ中は、鋳型の接合面（すなわち鋳型の鋳型キャビティ間の接合面）の外に保持されている。この、パリソンを鋳型の接合面の外に保持することは、パリソンが鋳型キャビティ間に型締めされるのを防止し、従って溶着部が形成されるのを防止する。すべてが冷却されると、タンクは鋳型から取り除かれる。このように生産されたタンクは、突出する溶着部無しで、窪みを有利に備える。

１ パリソン
２ 鋳型
３、４ 鋳型キャビティ
３’、４’ 内面
５、６ 可動部分
７ プレート
Ｆ１、Ｆ２ 矢印

Claims (8)

1. 燃料タンクをプラスティック材料から生産する方法であって、
   以下のステップ：
   ａ）プラスティックのパリソン（１）を、鋳型キャビティ（３、４）を備える開いた鋳型の中に挿入するステップ；
   ｂ）前記鋳型キャビティを、前記鋳型を閉じるために近づけるように動かすステップ；
   ｃ）前記鋳型の完全な閉止の前に、前記パリソンのプレブローを行うために加圧された流体を前記パリソンの内部中に導入するステップ；
   ｄ）一旦前記鋳型キャビティが接触すると、前記パリソンを前記鋳型の前記鋳型キャビティ上に前記加圧された流体を使用して押し付けるように、最終ブローを行うステップ；
   ｅ）前記鋳型を開放して、前記タンクを引き出すステップ
   をこの順で備える前記方法において、
   前記方法が、以下のステップ：
   ‐前記パリソンの前記プレブローの前に、鋳型キャビティ間に少なくとも１つの障害要素（５、６）を導入するステップ；及び
   ‐前記パリソンの前記プレブロー中に、前記加圧された流体の助けによって前記パリソンの一部を前記障害要素上に押し付けるステップであって、それによって、前記パリソンの前記一部が前記鋳型キャビティ間に型締めされないように防止し、かつ溶着部の無い周囲領域を得る、ステップ
   を備えることを特徴とする、方法。
2. 前記鋳型の前記鋳型キャビティそれぞれが、少なくとも１つの可動部分を備え、前記可動部分が、前記鋳型の閉止中に互いに近づくように動かされ、前記パリソンの前記プレブローの前に、一対の前記可動部分が前記障害要素を形成するように、組み立てられるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記鋳型の前記鋳型キャビティのうちの少なくとも１つが、少なくとも１つの可動な障害要素を備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 装備品を、前記溶着部の無い周囲領域に取り付けるステップを備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記障害要素は、前記障害要素の外面に浮き彫りパターンを備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記障害要素は、熱調節手段を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記障害要素は、吸引オリフィス及び／又はブローオリフィスを備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記障害要素は、金属からなることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。

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