CN110494315B - 燃料箱和纤维增强树脂部件的成型方法 - Google Patents
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Abstract
一种燃料箱，该燃料箱的纤维增强树脂部件熔接于树脂制的箱主体的壁面，其特征在于，纤维增强树脂部件包括纤维片(41)、与纤维片(41)相邻层叠的基体树脂片(42)和以面向箱主体(1)的方式配置于表面侧的粘接性树脂片(43)而层叠，并且与粘接性树脂片(43)相比，基体树脂片(42)对纤维片(41)的浸渍性高或者树脂本身的强度高，与基体树脂片(42)相比，粘接性树脂片(43)对箱主体的粘接性高。
Description
技术领域
本发明涉及一种燃料箱和纤维增强树脂部件的成型方法。
背景技术
已知一种将纤维增强树脂部件熔接于树脂制的箱主体的一部分来实现燃料箱的加强的技术(专利文献1)。在现有技术中所使用的纤维增强树脂部件通过使纤维片和基体树脂片层叠而形成。与箱主体亲和性(粘接性)高的聚乙烯系的基体树脂被用于基体树脂片。
【现有技术文献】
【专利文献】
专利文献1：日本发明专利公开公报特表2016-519623号
发明内容
【发明所要解决的技术问题】
但是，聚乙烯系的基体树脂片相比工程塑料系(例如聚酰胺系)的基体树脂片，对纤维片的浸渍性低，并且树脂本身的强度也低。因此，存在由聚乙烯系的基体树脂片形成的纤维增强树脂部件的强度比由聚酰胺系的基体树脂形成的纤维增强树脂部件低的问题。另一方面，存在由工程塑料系(例如聚酰胺系)的基体树脂片形成的纤维增强树脂部件粘接于箱主体的粘接性低的问题。
本发明是为了解决上述的技术问题而作出的，其目的在于，提供一种具有能够同时实现粘接于箱主体的粘接性的提高和燃料箱的强度的提高的纤维增强树脂部件的燃料箱和纤维增强树脂部件的成型方法。
【用于解决技术问题的技术方案】
为了解决上述技术问题，本发明为一种将纤维增强树脂部件熔接于树脂制的箱主体的壁面的燃料箱，其特征在于，所述纤维增强树脂部件包括纤维片、与所述纤维片相邻层叠的基体树脂片和以面向所述箱主体的方式配置于表面侧的粘接性树脂片而层叠，并且与所述粘接性树脂片相比，所述基体树脂片对所述纤维片的浸渍性高或者树脂本身的强度高，与所述基体树脂片相比，所述粘接性树脂片对所述箱主体的粘接性高。
另外，本发明为一种在将纤维增强树脂部件熔接于树脂制的箱主体的壁面之前，对应于所述箱主体的壁面的形状来进行成型的纤维增强树脂部件的成型方法，其特征在于，包括准备工序、配置工序和成型工序，其中，在所述准备工序中，使纤维片与基体树脂片层叠，并且在最外层层叠粘接性树脂片而形成层叠体，其中所述粘接性树脂片与所述基体树脂片相比，所述粘接性树脂片对所述箱主体的粘接性高；在所述配置工序中，将所述层叠体配置于一对成型模具；在所述成型工序中，将配置于所述粘接性树脂片侧的一个所述成型模具的温度设定得比另一个成型模具的温度低。
根据上述结构，由于将粘接性树脂片设置于纤维增强树脂部件的燃料箱侧，因此能够提高对于箱主体的粘接性。另一方面，通过使浸渍性比粘接性树脂片高或者树脂本身的强度高的基体树脂进入纤维片，能够提高纤维增强树脂部件的强度，因此，也能够提高燃料箱的强度。另外，在利用一对成型模具对纤维增强树脂部件进行成型时，通过将配置于粘接性树脂片侧的一方的成型模具的温度设定得比另一方的成型模具的温度低，能够抑制粘接性树脂片的变质。
【发明效果】
根据本发明的燃料箱和纤维增强树脂部件的成型方法，能够同时实现粘接于箱主体的粘接性的提高和燃料箱的强度的提高。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的燃料箱的立体图。
图2是表示第一实施方式的纤维增强树脂部件周围的剖视图。
图3是表示纤维增强树脂部件的立体图。
图4是表示第一实施方式所涉及的纤维增强树脂部件的成型方法的准备工序的立体图。
图5是表示第一实施方式所涉及的纤维增强树脂部件的成型方法的配置工序和成型工序的剖视图。
图6是表示燃料箱成型工序的剖视图。
图7是图2的A部分的主要部分放大剖视图。
图8是表示第二实施方式所涉及的纤维增强树脂部件的成型方法的配置工序和成型工序的剖视图。
图9是第二实施方式所涉及的纤维增强树脂部件的主要部分放大剖视图。
具体实施方式
下面，参照附图来说明本发明的实施方式所涉及的燃料箱和燃料箱的制造方法。在以下的说明中，在提到“前后”、“左右”、“上下”时，以图1所示的方向为基准。此外，各方向是为了便于说明燃料箱T而设定的，并不意味着限定将燃料箱T搭载于车辆时的方向。
如图1所示，燃料箱T被搭载于汽车、摩托车以及船舶等移动机构上，并且主要由箱主体1和多个纤维增强树脂部件21(在本实施方式中为八个)构成。
箱主体1为用于贮存汽油等燃料的树脂制的中空容器，例如形成为包括阻隔层的多层结构。箱主体1例如将聚乙烯、高密度聚乙烯等热塑性树脂作为主要材料。箱主体1例如通过吹塑成型等而成型。
箱主体1由下壁11、上壁12、第一侧壁13、第二侧壁14、第三侧壁15和第四侧壁16构成。在箱主体1的下壁11、上壁12、第三侧壁15和第四侧壁16上形成有横跨整周连续的凹部3。在本实施方式中隔开间隔且沿前后方向平行地并排设置有四个凹部3。凹部3具有底部和从该底部立起的一对侧壁，并且形成为向外侧敞开。凹部3由横跨整周恒定的剖面形成。凹部3的个数并不被限定。
纤维增强树脂部件21是用于加强箱主体1的部件，被设置于箱主体1的外表面。纤维增强树脂部件21是使树脂浸渍于纤维片41(参照图4)而形成的纤维增强树脂(FRP：Fiber-Reinforced Plastics)。纤维增强树脂部件21是薄带状的部件，分别熔接于箱主体1的外表面。
如图1和图2所示，纤维增强树脂部件21隔开间隔且沿前后方向平行地并排设置于箱主体1的外表面。各纤维增强树脂部件21配置于箱主体1的各凹部3且与之一体形成。纤维增强树脂部件21在外观上观察呈大致U字形。纤维增强树脂部件21由底部21a和从底部21a的前后方向两侧立起的侧壁21b、21b构成。即，由底部21a和侧壁21b、21b在纤维增强树脂部件21上形成凹槽，横跨全长呈恒定的剖面形状。
配置于下侧的纤维增强树脂部件21横跨第三侧壁15、下壁11和第四侧壁16连续地配置。另外，配置于上侧的纤维增强树脂部件21横跨第三侧壁15、上壁12和第四侧壁16连续地配置。纤维增强树脂部件21的形状对应箱主体1的形状而成型。另外，纤维增强树脂部件21的配置位置也可以根据箱主体1的形状、用途而适当设定。
接着，说明纤维增强树脂部件成型方法。在纤维增强树脂部件的成型方法中，进行准备工序、配置工序和成型工序。
如图4所示，准备工序是将多张纤维片41、多张基体树脂片42、和粘接性树脂片43重叠而形成层叠体40的工序。纤维片41是由碳纤维、玻璃纤维或者树脂纤维等形成的薄片。
基体树脂片42是由热塑性树脂(高密度聚乙烯、聚乙烯、聚酰胺(尼龙)等)或者热固性树脂(酚醛树脂、环氧树脂等)形成的薄膜。基体树脂片42在本实施方式中使用尼龙。基体树脂片42使用与粘接性树脂片43相比对于纤维片41的浸渍性高和/或树脂本身的强度高的材料。基体树脂片42与纤维片41交替配置。
粘接性树脂片43配置于层叠体40的最外层(表面)。粘接性树脂片43是与基体树脂片42相比对于纤维片41的浸渍性低和/或树脂本身的强度低，但对于箱主体1的粘接性高的材料。粘接性树脂片43可以使用马来酸改性后的热塑性树脂。在本实施方式中，粘接性树脂片43使用由马来酸酐改性后的聚乙烯(MAH-g-PE)。另外，粘接性树脂片43使用使基体树脂片42与粘接性树脂片43的粘接性比基体树脂片42与箱主体1的粘接性高的材料。
如图5所示，配置工序是将层叠体40配置于成型模具K的工序。成型模具K使用配置于下侧的第一模具K1和配置于上侧的第二模具K2。第一模具K1和第二模具K2均在内部具有温度调节机构M。在配置工序中，以使粘接性树脂片43与第二模具K2相向的方式配置层叠体40。
如图5所示，成型工序是利用成型模具K对纤维增强树脂部件21(参照图3)进行成型的工序。在成型工序中，只要将成型模具K的温度适当设定为能够成型层叠体40的温度即可，在本实施方式中，将第二模具K2的温度设定得比第一模具K1的温度低。配置于层叠体40的最外层的粘接性树脂片(MAH-g-PE)43的熔点为约120～140℃，基体树脂片(尼龙)42的熔点为约176～265℃。若对应基体树脂片42而使成型模具K升温，则担忧会使粘接性树脂片43变质而劣化。
因此，例如，使第一模具K1的温度升温至使基体树脂片42熔融的温度，并且通过使第二模具K2的温度升温至使粘接性树脂片熔融且不变质的温度等方式对成型模具K设定温度差来防止粘接性树脂片43的劣化。
在形成纤维增强树脂部件21之后，转移至燃料箱成型工序。如图6所示，燃料箱成型工序是将纤维增强树脂部件21配置于燃料箱用成型模具J中，对燃料箱进行成型的工序。燃料箱用成型模具J具有成型下侧的一个模具J1和成型上侧的另一个模具J2。在燃料箱用成型模具J的一个模具J1和另一个模具J2中，分别形成有设置凸部J1a。设置凸部J1a隔开规定的间隔分别形成于一个模具J1和另一个模具J2的底面。设置凸部J1a是用于配置纤维增强树脂部件21的部位，剖面形成为大致矩形。设置凸部J1a还是成型箱主体1的凹部3的部位。
在燃料箱成型工序中，首先，将各纤维增强树脂部件21配置于一个模具J1的各设置凸部J1a。此时，形成于最外层的粘接性树脂片43以靠向型坯P(靠向内侧)的方式来配置。由于一个模具J1和另一个模具J2被预先加热至规定的温度，因此若配置纤维增强树脂部件21，则使纤维增强树脂部件21成为以不会掉落的程度粘贴于一个模具J1和另一个模具J2的状态。
燃料箱成型工序是利用燃料箱用成型模具J对燃料箱T进行吹塑成型的工序。在燃料箱成型工序中，从模头D向一个模具J1与另一个模具J2之间排出筒状或者片状的型坯P。型坯P例如是内部具有阻隔层的由多层构成的热塑性树脂。燃料箱用成型模具J被预先加热至规定的温度以使型坯P塑性变形。
然后，型坯P被翻转至燃料箱用成型模具J的成型面，并且使型坯P与纤维增强树脂部件21熔接成一体。此外，也可以使用设置于一个模具J1和另一个模具J2的抽真空机构来抽吸型坯P，使型坯P翻转于燃料箱用成型模具J。在经过规定的时间之后进行脱模，并且取出燃料箱T。
图7是图2的A部分的主要部分放大剖视图。图7示意性地示出纤维增强树脂部件21和箱主体1的剖面。纤维增强树脂部件21从箱主体1侧依次由粘接性树脂层31、第一纤维增强层32、基体树脂层33、第二纤维增强层34、基体树脂层33、第二纤维增强层34和基体树脂层33构成。此外，层厚、层数被示意性地示出，并不用于限定本发明。
粘接性树脂层31形成于箱主体1与第一纤维增强层32之间。粘接性树脂层31是粘接性树脂(粘接性树脂片43)固化而形成的层。
第一纤维增强层32形成于粘接性树脂层31与基体树脂层33之间。第一纤维增强层32是粘接性树脂(粘接性树脂片43)和基体树脂(基体树脂片42)浸渍于纤维片41固化而形成的层。
基体树脂层33是基体树脂(基体树脂片42)固化而形成的层。
第二纤维增强层34是形成于基体树脂层33、33之间的层。第二纤维增强层34是两侧的基体树脂(基体树脂片42)浸渍于纤维片41固化而形成的层。基体树脂层33与第二纤维增强层34交替层叠。
根据以上说明的本实施方式所涉及的燃料箱和燃料箱的制造方法，由于粘接性树脂片43设置于纤维增强树脂部件21的燃料箱侧，因此能够提高对于箱主体1的粘接性。另一方面，通过使浸渍性比粘接性树脂高和/或树脂本身的强度高的基体树脂进入纤维片41，能够提高纤维增强树脂部件21的强度，因此也能够提高燃料箱T的强度。
另外，根据本实施方式，在成型纤维增强树脂部件21时，基体树脂片42和粘接性树脂片43均浸渍于被夹在基体树脂片42与粘接性树脂片43之间的纤维片41中进行接合。据此，能够形成牢固的第一纤维增强层(纤维增强层)32。
在此，例如在将粘接性树脂层成型于箱主体的最外层之后，还可以考虑将纤维增强树脂部件熔接于该箱主体的外侧。但是，通常由于成型机的螺杆和树脂所流通的流路为面向高粘度的设计，因此在进行多层结构的吹塑成型时，若将粘接性树脂层(多为低粘度的粘接性树脂层)设置于最外层，则担忧会发生喘振(surge)而使挤出量不稳定。另外，若为该方法，则还存在箱主体的最外层全部为粘接性树脂层，而使粘接性树脂层的材料成本增加的问题。
但是，若像本实施方式这样，将粘接性树脂层31(粘接性树脂片43)设置于纤维增强树脂部件21的最外层，则能够稳定地进行箱主体1的成型。另外，由于只要将粘接性树脂层31对应于纤维增强树脂部件21设置即可，因此能够降低材料成本。
[第二实施方式]
接着，说明本发明的第二实施方式所涉及的燃料箱和燃料箱的纤维增强树脂部件的成型方法。在本实施方式所涉及的纤维增强树脂部件的成型方法中，进行准备工序、配置工序和成型工序。在第二实施方式中，由于纤维增强树脂部件的层结构与第一实施方式不同，因此以不同部分为中心进行说明。
如图8所示，在准备工序中，形成第一层叠体40a和第二层叠体40b。第一层叠体40a由基体树脂片42与粘接性树脂片43层叠而形成。第一层叠体40a例如通过共挤出进行层叠。第二层叠体40b由交替层叠纤维片41与基体树脂片42而形成。第二层叠体40b将纤维片41配置于与第一层叠体40a相向的位置。
在配置工序中，将第二层叠体40b配置于第一模具K1侧，并且将第一层叠体40a配置于第二模具K2侧。另外，将第一层叠体40a中的粘接性树脂片43以与第二模具K2相向的方式配置。
如图8所示，成型工序是利用成型模具K对纤维增强树脂部件21(参照图3)进行成型的工序。与第一实施方式同样，使第二模具K2的温度比第一模具K1的温度低。燃料箱成型工序与第一实施方式相同。
图9是第二实施方式所涉及的纤维增强树脂部件的主要部分放大剖视图。如图9所示，纤维增强树脂部件21通过从箱主体1侧依次层叠粘接性树脂层31、基体树脂层33和第二纤维增强层34，然后交替层叠基体树脂层33和第二纤维增强层34而形成。
粘接性树脂层31形成于箱主体1与基体树脂层33之间。粘接性树脂层31是粘接性树脂(粘接性树脂片43)固化而形成的层。
基体树脂层33形成于粘接性树脂层31与第二纤维增强层34之间。基体树脂层33是基体树脂(基体树脂片42)固化而形成的层。
第二纤维增强层34形成于基体树脂层33、33之间。第二纤维增强层34是将两侧的基体树脂(基体树脂片42、42)浸渍于纤维片41固化而形成的层。
第二实施方式所涉及的燃料箱也能够发挥与第一实施方式大致相同的效果。另外，如图9所示的第二实施方式那样，也可以在基体树脂层33与箱主体1之间形成粘接性树脂层31。
【附图标记说明】
1：箱主体；21：纤维增强树脂部件；41：纤维片；42：基体树脂片；43：粘接性树脂片；T：燃料箱。
Claims (3)
1.一种燃料箱，该燃料箱的纤维增强树脂部件熔接于树脂制的箱主体的壁面，其特征在于，
所述纤维增强树脂部件包括纤维片和与所述纤维片相邻层叠的基体树脂片，且在所述纤维增强树脂部件的最外层以面向所述箱主体的方式层叠粘接性树脂片，并且，
与所述粘接性树脂片相比，所述基体树脂片对所述纤维片的浸渍性高或者树脂本身的强度高，
与所述基体树脂片相比，所述粘接性树脂片对所述箱主体的粘接性高。
2.根据权利要求1所述的燃料箱，其特征在于，
基体树脂和粘接性树脂浸渍于被夹在所述基体树脂片与所述粘接性树脂片之间的所述纤维片而形成纤维增强层。
3.一种纤维增强树脂部件的成型方法，在将纤维增强树脂部件熔接于树脂制的箱主体的壁面之前，对应于所述箱主体的壁面的形状来进行成型，其特征在于，
包括准备工序、配置工序和成型工序，其中，
在所述准备工序中，使纤维片与基体树脂片层叠，并且在最外层层叠粘接性树脂片而形成层叠体，其中，所述粘接性树脂片与所述基体树脂片相比，所述粘接性树脂片对所述箱主体的粘接性高；
在所述配置工序中，将所述层叠体配置于一对成型模具；
在所述成型工序中，将配置于所述粘接性树脂片侧的一个所述成型模具的温度设定得比另一个成型模具的温度低。
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