JP3637832B2 - 中空樹脂容器の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は中空樹脂容器の製造方法に係り、特に、自動車に搭載されるフューエルタンク等の中空樹脂容器の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、自動車に搭載されるフューエルタンク等の中空樹脂容器の製造方法の一つとして、分割成形された複数の樹脂製中間成形品を、互いの接合面を溶着することによって中空状の一体に成形する方法があり、その一例を次に説明する。
【0003】
図10に示される如く、この中空樹脂容器の製造方法では、樹脂製中間成形品100を支持する上治具104と、樹脂製中間成形品102を支持する下治具106を接近させると、下治具106のシール部106Aの先端部が、上治具104の外周部104Aの外側に重なるため、樹脂製中間成形品100の接合部と樹脂製中間成形品102の接合部とを溶着する際に、圧縮した樹脂が矢印Wに示される如く、容器の内側のみに流れるようになっている。この結果、この中空樹脂容器の製造方法では、中間成形品100の接合部と中間成形品102の接合部において溶融した樹脂により、溶着部108の容器内側に凸部110が形成され、溶着部108の根元部にくびれを有する小さなバリが発生するのを抑制できるようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この中空樹脂容器の製造方法では、凸部110の根元の曲率半径(以下、溶着バリ根元rという)が小さくなる場合があり、この溶着バリ根元rが小さくなると、凸部110に荷重が作用した場合に根元部への応力集中が大きくなり、溶着部強度低下の原因になる。
【0005】
本発明は上記事実を考慮し、溶着部強度を向上できる中空樹脂容器の製造方法を得ることが目的である。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の本発明は、シート材の外側に樹脂層を有する複数の中間成形品の周縁部を重ねて溶着する中空樹脂容器の製造方法であって、
前記シート材の前記周縁部溶着時での溶融樹脂流れ値を、前記樹脂層を構成する樹脂の前記周縁部溶着時での溶融樹脂流れ値より低くすると共に、前記周縁部溶着時に前記複数の樹脂製中間成形品の各接合部の接合面と内側面とを溶融させた後、前記複数の中間成形品の周縁部溶着時に前記複数の樹脂製中間成形品の各接合部を支持する上下治具の一方の治具に他方の治具に向けて立設したシール部を前記他方の治具の外周部の外側に重ね各接合部に圧力をかけることで、圧縮された溶融樹脂を容器内側に流すことにより、溶着部の容器内側のみに凸部を形成することを特徴とする。
【0013】
従って、溶着部の容器内側部を形成するシート材の周縁部溶着時での溶融樹脂流れ値が、樹脂層を構成する樹脂の周縁部溶着時での溶融樹脂流れ値より低いと共に、周縁部溶着時に複数の樹脂製中間成形品の各接合部の接合面と内側面とを溶融させた後、複数の中間成形品の周縁部溶着時に複数の樹脂製中間成形品の各接合部を支持する上下治具の一方の治具に他方の治具に向けて立設したシール部を他方の治具の外周部の外側に重ね各接合部に圧力をかけることで、圧縮された溶融樹脂を容器内側に流すため、溶着部の内側面での樹脂の膨出がシート材によって抑制され、溶着部に形成される溶着バリ根元rを大きくできる。この結果、凸部の根元への応力集中を緩和できるため、溶着部強度を向上できる。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態に係る中空樹脂容器(本実施形態では、自動車用フューエルタンク)の製造方法を図1〜図3に従って詳細に説明する。
【0015】
図2に示される如く、本実施形態では、凹状でかつ開口周縁部を有する複数(本実施形態では、上下2個)の樹脂製中間成形品10、12を溶着プレスするための一対の上治具14と下治具16にそれぞれセットする。また、樹脂製中間成形品10、12はそれぞれ射出成形等により成形されており、燃料漏れを防止するための多層フィルムで構成されたシート材13を樹脂層15の内周面に有する構成とされている。
【0016】
シート材13を構成する多層フィルムの中の少なくとも1層の溶融樹脂流れ値(以下、MFRという)は、樹脂層15を構成する母材樹脂のMFRより低く設定されている。例えば、シート材13のMFRを0.1g/10min以下とし、樹脂層15のMFRを0.2g/10min以上とするために、シート材13としては、日本合成化学(株)のエチレンビニルアルコールDT−2903を使用し、樹脂層15を構成する母材樹脂としては、日本ポリオレフィン(株)の押し出しグレードS4002を使用している。
【0017】
図3に示される如く、上側の中間成形品10には、カットオフバルブ18等の付属部品が配設されている。このカットオフバルブ18は上部側中間成形品10と下部側中間成形品12とからなる中空樹脂容器20としてのフューエルタンクにインレットパイプ22を通して燃料を入れていくときフューエルタンク内の上部に溜まる気体を抜くためのパイプであり、燃料がバルブ位置まで上がってくると閉まり、燃料液面がバルブ位置より下にあると開いた状態になる。なお、カットオフバルブ18から逃がされる気体は、燃料ポンプ装着開口部24を挿通しているパイプ(図示省略)を通してタンク外部に逃がされるようになっている。
【0018】
なお、図3に示される如く、下部側中間成形品(フューエルタンク下部品)12に形成する付属部品であるサブタンク26及びセパレータ28は下部側中間成形品成形時に一体成形されている。
【0019】
図1(A)に示される如く、中間成形品10の接合部10Aと中間成形品12の接合部12Aとは、互いに対向するフランジ部となっており、接合部10A、12Aの容器外側端部には、それぞれ離間する側、即ち、接合部10Aでは紙面上側、接合部12Aでは紙面下側へ向けて凸部10B、12Bが形成されている。
【0020】
中間成形品10の接合部10Aと中間成形品12の接合部12Aとの間には、熱板30が配設されており、この熱板30によって、中間成形品10の接合部10Aと中間成形品12の接合部12Aとの双方を溶融するようになっている。なお、各図面では中間成形品10、12の溶融部分を斑点付きハッチングによって示している。
【0021】
熱板30の側断面形状はT字状となっており、中間成形品10、12の内側に位置し、接合部10A、12Aの内側面10C、12Cを溶融する立ち壁部30A、30Bと、この立ち壁部30A、30BとT字状に交わり接合面10D、12Dを溶融する水平部30Cとで構成されている。このため、熱板30を加熱すると、熱板30の水平部30Cによって、中間成形品10、12の接合面10D、12Dの双方が溶融すると共に、熱板30の立ち壁部30A、30Bによって、接合部10A、12Aの内側面10C、12Cがそれぞれ溶融するようになっている。また、中間成形品10、12の接合部10A、12Aの接合面10D、12Dと内側面10C、12Cとの境には、面取り部10E、12Eが形成されている。また、シート材13の縁部13Aは、面取り部10E、12Eまで延設されており、先端部は、接合面10D、12Dに達している。
【0022】
即ち、本実施形態では、シート材13のMFRを、樹脂層15を構成する母材樹脂のMFRより低くすると共に、中間成形品10、12の接合部10A、10Aに面取り部10E、12Eを形成することで、図1(C)に示すように、溶着部35の内側面での樹脂の膨出がシート材13によって抑制される。この結果、図1(D)に示すように、溶着部35の内側面に形成される凸部37周縁の曲率半径(溶着バリ根元r)を大きくすることができる。
【0023】
また、本実施形態では、図2に示される如く、上治具14の外周部に、中間成形品10の接合部10Aの根元部近傍を保持する凸部14Aと、中間成形品10の接合部10Aの凸部10Bを保持する凹部14Bとが形成されており、凸部14Aと凹部14Bとの間では、上治具14と接合部10Aとの間に隙間31が形成されている。
【0024】
同様に、下治具16の外周部には、中間成形品12の接合部12Aの根元部近傍を保持する凸部16Aと、中間成形品12の接合部12Aの凸部12Bを保持する凹部16Bとが形成されており、凸部16Aと凹部16Bとの間では、下治具16と接合部16Aとの間に隙間33が形成されている。
【0025】
また、下治具16には、凹部16Bの外側部に、上治具14に向けてシール部16Cが立設しており、図1(B)に示される如く、中間成形品10の接合部10Aと中間成形品12の接合部12Aとを溶着する際に、上治具14と下治具16を接近させると、シール部16Cの先端部が、上治具14の外周部14Cの外側に重なるようになっている。なお、図1(B)に符号17で示す隙間は無くても良い。
【0026】
次に、本実施形態の作用を説明する。
【0027】
本実施形態では、例えば、200℃の熱板30によって3分間加熱し中間成形品10、12の接合部10A、12Aの溶融が完了した後に、上治具14と下治具16とともに、中間成形品10と中間成形品12を離間する方向へ所定距離移動し、熱板30を容器外方向(図1(A)の矢印A方向)へ引き抜く。その後、上治具14と下治具16とともに、中間成形品10と中間成形品12を接近する方向(例えば、上治具14を図1(B)の矢印B方向)へ移動し、図1(B)に示す状態にする。その後、さらに中間成形品10と中間成形品12を接近する方向(例えば、上治具14を図1(C)の矢印B方向)へ移動し、図1(C)に示す状態にする。その後、図1(D)に示される如く、中空樹脂容器に内圧(図1(D)の矢印C)をかけた状態で冷却した後、上治具14と下治具16とから中空樹脂容器20を取り出す。
【0028】
この際、本実施形態では、溶着部35の容器内側部を形成するシート材13のMFRが、樹脂層15を構成する樹脂のMFRより低いため、溶着部35の内側面での樹脂の膨出がシート材13によって抑制される。この結果、溶着部35の内側面に形成される溶着バリ根元r径を大きくすることができる。従って、溶着部強度を向上でき、凸部37周縁を起点とする破損を低減できる。
【0029】
また、本実施形態の下治具16には、凹部16Bの外側部に、上治具14に向けてシール部16Cが立設されており、圧縮された樹脂が図1(C)の矢印Wに示される如く、容器の内側のみに流れる。このため、溶着部35の容器内側に凸部37を確実に形成することができ、更に溶着部強度を向上できる。
【0030】
次に、シート材13のMFRと樹脂層15を構成する樹脂のMFRとに付いて図4〜図8に従って詳細に説明する。
【0031】
図4に示される如く、試験片50(長さL:50mm、幅:4mm、厚さH:4mm)を一対の試験台52に架設し、試験片50の長手方向中央に形成した溶着部50Aに、試験錘54(重量250g)を高さ3mから落下する衝撃落錘試験を室温−40℃において5本の試験片50で行い、その結果を図5に示される如く、溶着バリ根元r(mm)と非破壊(割れていない)割合(%)とのグラフとした。
【0032】
このグラフから、溶着バリ根元rを3mm以上にすれば、溶着バリ根元への応力集中を緩和でき、非破壊割合が増加するといえる。また、溶着バリ根元rとMFRとの関係は、図6のグラフに示される如くなるため、MFRを0.1g/10min以下にすることで、溶着バリ根元rを3mm以上にできる。従って、溶着部強度を向上するためには、シート材13のMFRを0.1g/10min以下とする必要がある。
【0033】
一方、樹脂層15においては、樹脂製中間成形品10、12を所定時間内に所定の形状に成形する必要があるため、MFRを極端に小さくできないため、MFRの下限値が決まる。具体的には、樹脂製中間成形品10、12に図7に示すリブ80(長さSmm、下幅K1:5mm、上幅K2:2mm)を一体成形する場合のMFRとリブ充填高さSmmとの関係は、図8に示されるようになる。この結果、樹脂製中間成形品10、12において、必要となるリブの高さS=80mm以上を所定時間内に成形するには、樹脂層15のMFRを0.2g/10min以上とする必要がある。
【0034】
以上に於いては、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、前記実施形態では、下治具16に、凹部16Bの外側部に、上治具14に向けてシール部16Cを立設しており、図1(B)に示される如く、中間成形品10の接合部10Aと中間成形品12の接合部12Aとを溶着する際に、上治具14と下治具16を接近させると、シール部16Cの先端部が、上治具14の外周部14Cの外側に重なるようになっているが、これに代えて、図9(A)、(B)、(C)に示される如く、下治具16の形状を上治具14と同じにしても良い。なお、この場合には、図1(D)に示される如く、中空樹脂容器に内圧(図1(D)の矢印C)をかける工程は行わない。
【0035】
また、前記実施形態では、シート材13を多層フィルムで構成したが、これに代えて、シート材13を一層構造としても良い。
【0036】
また、前記実施形態では、中空樹脂容器20として自動車のフューエルタンクを例にとったが、中空樹脂容器20は自動車のフューエルタンクに限定されず他の中空樹脂容器でも良い。また、前記実施形態では、中空樹脂容器20が樹脂製中間成形品10、12に二分割されているが、中空樹脂容器は3個以上の樹脂製中間成形品に分割されていても良い。
【0037】
【発明の効果】
請求項1記載の本発明は、シート材の外側に樹脂層を有する複数の中間成形品の周縁部を重ねて溶着する中空樹脂容器の製造方法であって、シート材の周縁部溶着時での溶融樹脂流れ値を、樹脂層を構成する樹脂の周縁部溶着時での溶融樹脂流れ値より低くすると共に、周縁部溶着時に複数の樹脂製中間成形品の各接合部の接合面と内側面とを溶融させた後、複数の中間成形品の周縁部溶着時に複数の樹脂製中間成形品の各接合部を支持する上下治具の一方の治具に他方の治具に向けて立設したシール部を他方の治具の外周部の外側に重ね各接合部に圧力をかけることで、圧縮された溶融樹脂を容器内側に流すことにより、溶着部の容器内側のみに凸部を形成するため、溶着部強度を向上できるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)〜(D)は本発明の一実施形態に係る中空樹脂容器の製造方法の中間成形品接合工程を順に示した、中空樹脂容器の接合部と装置を示す拡大断面図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る中空樹脂容器の製造方法の中間成形品接合工程の加熱時を示した、中空樹脂容器の接合部と装置を示す断面図である。
【図3】本発明の一実施形態に係る中空樹脂容器の製造方法で製造された容器を示す分解斜視図である。
【図4】衝撃落錘試験の試験片と試験錘を示す概略斜視図である。
【図5】溶着バリ根元rと非破壊割合との関係を示すグラフである。
【図6】MFRと溶着バリ根元rとの関係を示すグラフである。
【図7】樹脂製中間成形品に形成するリブを示す拡大断面図である。
【図8】MFRとリブ充填高さとの関係を示すグラフである。
【図9】(A)〜(C)は本発明の他の実施形態に係る中空樹脂容器の製造方法の中間成形品接合工程を順に示した、中空樹脂容器の接合部と装置を示す拡大断面図である。
【図10】従来技術における中空樹脂容器の製造方法の中間成形品接合工程の一部を示した、中空樹脂容器の接合部と装置を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
10 樹脂製中間成形品
12 樹脂製中間成形品
13 シート材
14 上治具
15 樹脂層
16 下治具
30 熱版
Claims (1)
- シート材の外側に樹脂層を有する複数の中間成形品の周縁部を重ねて溶着する中空樹脂容器の製造方法であって、
前記シート材の前記周縁部溶着時での溶融樹脂流れ値を、前記樹脂層を構成する樹脂の前記周縁部溶着時での溶融樹脂流れ値より低くすると共に、前記周縁部溶着時に前記複数の樹脂製中間成形品の各接合部の接合面と内側面とを溶融させた後、前記複数の中間成形品の周縁部溶着時に前記複数の樹脂製中間成形品の各接合部を支持する上下治具の一方の治具に他方の治具に向けて立設したシール部を前記他方の治具の外周部の外側に重ね各接合部に圧力をかけることで、圧縮された溶融樹脂を容器内側に流すことにより、溶着部の容器内側のみに凸部を形成することを特徴とする中空樹脂容器の製造方法。
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