JP4026322B2 - 燃料タンク用溶着継手の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料タンクのタンク壁に溶着され、燃料タンク内と外部とを接続する接続通路を有する燃料タンク用溶着継手の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の燃料タンク用溶着継手のうち、燃料遮断弁に適用した例を説明する（特開２０００−８９８１）。図１３は燃料遮断弁１００を示す断面図である。図１３において、燃料遮断弁１００は、タンク上壁ＦＴａに装着されたケース本体１０２と、フロート１１２と、スプリング１１４と、底板１１６とを備えており、燃料タンクＦＴの燃料液位に応じてフロート１１２により接続通路１０２ａを開閉する。ケース本体１０２の上部は、蓋体１０４になっており、蓋体１０４の環状溶着端１０６でタンク上壁ＦＴａに溶着されている。燃料遮断弁１００は、燃料タンクＦＴへの給油により燃料液位が上昇すると、燃料タンクＦＴ内の燃料蒸気がフロート室から接続通路１０２ａを通じて外部へ流出する。そして、燃料タンクＦＴ内に燃料が所定の液位ＦＬ１に達すると、フロート１１２が浮力を増すことで上昇して接続通路１０２ａを閉じ、これにより、燃料タンクＦＴから燃料が流出するのを防止する。
【０００３】
上記タンク上壁ＦＴａは、ポリエチレンから形成され、上記蓋体１０４は、ナイロンまたはポリアセタールから形成されている。環状溶着端１０６は、極性官能基を添加した変性オレフィン系樹脂から形成されているので、ポリエチレンから形成されたタンク上壁ＦＴａとナイロンから形成された蓋体１０４の両方に熱溶着する。すなわち、ポリエチレンとナイロンとは、互いに相溶性がないが、極性官能基を添加した変性オレフィン系樹脂を介在させることにより両方に溶着することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の技術において、蓋体１０４がポリエチレンで形成されているので、燃料タンクＦＴ内の燃料蒸気が蓋体１０４を通じてわずかではあるが透過して大気に放出される。このように透過する燃料蒸気は、環境保全の観点から、放出量をできる限り低減することが要請されている。
【０００５】
本発明は、上記従来の技術の問題を解決するものであり、燃料タンク内の燃料蒸気を大気へ放出する量を低減した燃料タンク用溶着継手の製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上記課題を解決するためになされた本発明は、
ポリエチレンから形成された燃料タンク（ＦＴ）の壁面に熱溶着される溶着端（２６ａ）と、燃料タンク（ＦＴ）内と外部とを接続する接続通路（２０ａ）を有するとともにホース（Ｈ）を接続するための管体（２４）とを有する継手本体（２０）と、
上記管体（２４）の内壁を被覆する内管層（３２）と、内管層（３２）と一体に形成されかつ管体（２４）の先端を越えて延設された端末部（３４）とを有するバリア層（３０）と、
を備え、
上記端末部（３４）は、上記管体（２４）の外面以上に外径方向へ拡張され、ホース（Ｈ）の内壁を押圧することでホース（Ｈ）を接続するように構成された燃料タンク用溶着継手の製造方法であって、
上記燃料タンク（ＦＴ）の壁面に溶着性を有し、かつ極性官能基を添加した変性オレフィン系樹脂から継手本体（２０）を形成する工程と、
上記継手本体（２０）を成形型（５０）のキャビティにセットした状態にて、変性オレフィン系樹脂と接着反応性を有するポリアミドまたはポリアセタールを上記キャビティに射出することで、上記バリア層（３０）を形成する工程と、
を備え、
上記ポリアミドまたはポリアセタールの射出温度は、変性オレフィン系樹脂の射出温度より高い温度に設定したこと、を特徴とする。
【０００７】
本発明にかかる燃料タンク用溶着継手は、燃料タンクの壁面に、継手本体の溶着端で熱溶着される。継手本体は、燃料タンクの壁面に溶着性を有するポリエチレン（第１樹脂材料）から形成されているので、溶着端にて容易に熱溶着される。この状態にて、継手本体の管体にホースを接続すると、接続通路を介して燃料タンク内と接続される。
【０００８】
また、継手本体の表面にバリア層が形成されている。バリア層は、第１樹脂材料より耐燃料透過性に優れたポリアミドまたはポリアセタール（第２樹脂材料）から形成されているので、継手本体を外部に対して遮蔽して、燃料透過量を低減する。
しかも、第２樹脂材料が第１樹脂材料に対して接着反応性を有するから、バリア層は、継手本体に一体化されて、継手本体との間隙を生ぜず、燃料タンク内の燃料蒸気の外部へ放出するのを一層防止する。
【０００９】
また、継手本体は、バリア層との接合端面にて接着力を高めるために以下の構成がとられている。
すなわち、燃料タンク用溶着継手を製造する際に、第１樹脂材料で継手本体を形成した後に、射出成形により継手本体の表面にバリア層を第２樹脂材料により形成する。バリア層を射出成形する際に、第２樹脂材料は、継手本体の管体の先端を通過して流れ、端末部を形成するキャビティに充填されて、端末部を形成する。このとき、端末部と管体の先端との接合端面は、第２樹脂材料の流れの末端とならず、第２樹脂材料の温度が高いままで溶着するから、高い接着強度を得ることができる。
【００１０】
また、バリア層を射出成形する際に、第２樹脂材料は、管体の先端の狭い箇所を流れるときに、剪断発熱する。剪断発熱により、第２樹脂材料の温度が高く維持され、第１樹脂材料との接着反応が促進される。よって、バリア層は、管体の先端に対して大きな接着力で接着し、管体に対して剥がれることもない。
したがって、第１樹脂材料が第２樹脂材料より燃料膨潤性が大きい材料を用いた場合において、継手本体が燃料タンクの燃料によりバリア層より大きく膨潤しても、バリア層に対して剥離することがない。
【００１１】
本発明は、燃料タンクをポリエチレンから形成し、第１樹脂材料に極性官能基を添加した変性オレフィン系樹脂を用い、第２樹脂材料にポリアミドまたはポリアセタールを用いる構成をとっている。オレフィン系樹脂は、ポリエチレンと同系の樹脂材料であるから溶着することができ、しかも、極性官能基を添加しているから、ポリアミドまたはポリアセタールに対して反応接着する。
【００１２】
他の態様は、燃料タンクの壁面に熱溶着される溶着端と、燃料タンク内と外部とを接続する接続通路を有する管体とを有する継手本体と、
上記管体の先端を越えて延設された端末部とを有するバリア層と、
を備え、
上記管体の先端は、外径方向に拡径または外径方向に対して傾斜した接合端面を有し、上記端末部は、上記接合端面に接合する被接合面を有し、
継手本体は、燃料タンクの壁面に溶着性を有する第１樹脂材料から形成され、バリア層は、第１樹脂材料と接着反応性を有しかつ第１樹脂材料より耐燃料透過性に優れた第２樹脂材料から形成された燃料タンク用溶着継手の製造方法であって、
第１樹脂材料により継手本体を形成する第１工程と、
継手本体を成形型のキャビティにセットした状態にて、キャビティに第２樹脂材料を供給してバリア層を形成する第２工程と、
を備え、
第２工程は、第２樹脂材料が管体の接合端面を通過して端末部の先端側のキャビティへ流入することにより、上記接合端面に上記被接合面が溶着された端末部を形成する工程を備えていることを特徴とする。
【００１３】
他の態様として、上記成形型が第１型および第２型からなる割り型を備え、継手本体が、第２樹脂材料を流す経路であって溶着端より上流側にバリ切端を備え、バリ切端が第１型による型締め力を受けて第２型に押圧されてキャビティを区画するように形成する工程をとることができる。
【００１４】
継手本体を第１型および第２型にセットして型締めすると、継手本体のバリ切端が第１型の型締め力を受けて第２型に押圧されて、キャビティを区画する。バリ切端は、第２樹脂材料が溶着端へ流れる経路における上流側に形成されているから、溶着端へ樹脂が流れないようにキャビティを区画する。したがって、溶着端の付近に、燃料タンクと溶着しない第２樹脂材料が達することがないから、燃料タンク用溶着継手を溶着端で燃料タンクの壁面に確実に溶着できる。
しかも、バリ切端は、第１型と第２型との型締め力を直接受けるから、継手本体を製造する際の樹脂収縮などにより生じた寸法誤差を吸収して、キャビティの端部に隙間を作らないから、確実に樹脂の漏れを防止することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以上説明した本発明の構成・作用を１層明らかにするために、以下本発明の好適な実施例について説明する。
【００１６】
図１は本発明の実施の形態にかかる自動車の燃料タンクＦＴの上部に取り付けられる燃料タンク用溶着継手１０を示す断面図である。図１において、燃料タンクＦＴは、その表面がポリエチレンを含む複合樹脂材料から形成されており、ブロー成形方法により３層に形成されている。すなわち、燃料タンクＦＴは、タンク内層ＦＴ１と、タンク外層ＦＴ２と、タンク内層ＦＴ１とタンク外層ＦＴ２との間に介在しているバリア層ＦＴ３とを積層することにより形成されている。タンク内層ＦＴ１とタンク外層ＦＴ２は、高密度ポリエチレンから形成され、主として燃料タンクの機械的強度を確保する構造材としての機能を有している。一方、バリア層ＦＴ３は、耐燃料透過性に優れたエチレンビニルアルコール（ＥＶＯＨ）またはポリアミド（ＰＡ）から形成され、燃料蒸気の透過を防止する遮蔽材としての機能を有している。
【００１７】
燃料タンク用溶着継手１０は、燃料タンクＦＴの取付穴ＦＴｃを塞ぐとともに、ホースＨに接続するための継手であり、継手本体２０と、継手本体２０の表面に積層されたバリア層３０とを備えている。
【００１８】
図２は燃料タンク用溶着継手１０を燃料タンクＦＴに溶着する前の状態を示す断面図である。図２において、継手本体２０は、閉止板２２と、閉止板２２の外周に形成されたフランジ部２６と、燃料タンクＦＴ内と外部とを接続する接続通路２０ａを有するとともにホースＨを接続するための管体２４とを備えている。フランジ部２６の下端には、燃料タンクＦＴのタンク上壁ＦＴａに溶着される環状の溶着端２６ａが形成されている。
【００１９】
バリア層３０は、継手本体２０の表面を耐燃料透過性に優れた樹脂材料で広い範囲にわたって覆うことにより燃料蒸気の透過量を低減するものであり、継手本体２０の接続通路２０ａに沿って形成された内管層３２と、管体２４の先端から外部に露出するように形成した端末部３４と、フランジ部２６の内壁面に形成された傘状部３６とを一体に形成している。
上記端末部３４は、該バリア層３０を継手本体２０の表面に射出成形するときに、管体２４の先端を通過して流れることにより形成されている。なお、バリア層３０の射出成形工程については、後述する。
【００２０】
継手本体２０およびバリア層３０を形成する樹脂材料は、燃料タンクＦＴとの溶着性、耐燃料透過性および継手本体２０とバリア層３０との接着性などを考慮して定められている。
すなわち、継手本体２０は、主として燃料タンクＦＴに対する熱溶着性を考慮して定められており、燃料タンクＦＴのタンク外層ＦＴ２がポリエチレンの場合に、極性官能基を添加した変性オレフィン系樹脂（第１樹脂材料）を用いている。
また、バリア層３０は、主として耐燃料透過性を考慮して定められており、ポリアミドまたはポリアセタール（第２樹脂材料）を用いている。
継手本体２０を形成する第１樹脂材料は、オレフィン系樹脂であるから、同系のタンク外層ＦＴ２を形成するポリエチレンに溶着することができ、また、極性官能基を添加しているから、バリア層３０を形成するポリアミドまたはポリアセタールに反応接着する。
【００２１】
次に燃料タンク用溶着継手１０を燃料タンクＦＴのタンク上壁ＦＴａに装着する作業について説明する。図２において、燃料タンク用溶着継手１０の溶着端２６ａの下端を熱板（図示省略）により溶融するとともに、燃料タンクＦＴの取付穴ＦＴｃの周囲に沿って熱板（図示省略）により溶融して溶着部ＦＴｄとする。溶着部ＦＴｄに溶着端２６ａを溶着部ＦＴｄに押しつける。これにより、溶着端２６ａと溶着部ＦＴｄとが共にオレフィン系の樹脂材料で形成されているので、冷却固化すると両者が互いに溶着する。
【００２２】
この状態にて、図１に示すように、継手本体２０の管体２４にホースＨを圧入してクランプＣＰで締め付けると、ホースＨは、接続通路２０ａを介して燃料タンクＦＴ内に接続される。このとき、継手本体２０の管体２４の先端とバリア層３０の端末部３４との接合端面２０ｂは、ホースＨ内で覆われて外部に対してシールされる。
【００２３】
また、バリア層は、第１樹脂材料より耐燃料透過性に優れた第２樹脂材料から形成されているので、継手本体２０を外部に対して遮蔽して、燃料透過量を低減する。しかも、第２樹脂材料が第１樹脂材料に対して接着反応性を有するから、バリア層３０は、継手本体２０に一体化されて、継手本体２０との間隙を生ぜず、燃料タンク内の燃料蒸気の外部へ放出するのを一層防止する。
【００２４】
次に、上記燃料タンク用溶着継手１０の製造方法について説明する。燃料タンク用溶着継手１０は、いわゆる２色成形法によって成形される。２色成形法とは、２種類の樹脂を射出することにより継手本体２０とバリア層３０とに分けて一体に成形する方法である。
【００２５】
図３および図４は燃料タンク用溶着継手の製造工程において、２段階で使用する成形型をそれぞれ説明する説明図である。本工程は、２つの成形型５０を順次切り替えて使用し、かつ、異なった射出成形機からそれぞれ第１樹脂材料および第２樹脂材料を射出する。
【００２６】
図３において、成形型５０は、第１型５２と、第２型５３と、第３型５４とを備え、第１型５２、第２型５３および第３型５４により囲まれて第１キャビティ５６が形成されている。第１キャビティ５６には、射出成形機に接続されるゲート５７が形成されている。成形型５０を型締めした状態にて、ゲート５７を通じて第１樹脂材料を射出することにより、継手本体２０（図１参照）を形成する。ついで、第２型５３に対して第１型５２と第３型５４とを型開きする。
【００２７】
続いて、図４に示すように、最初の工程で成形された継手本体２０を第２型５３に装着した状態にて、第４型５５および第５型５８で型締めする。第４型５５および第５型５８は、継手本体２０との間に第２キャビティ５９を形成する。すなわち、第２キャビティ５９は、バリア層３０（図１）に倣った形状である。第２キャビティ５９には、射出成形機に接続されるゲート６１が接続されている。なお、製品取出時における型開き方向を図中の矢印で示す。
【００２８】
図５は図４の第２キャビティ５９の下部周辺を示す拡大図である。図５において、第２型５３に第４型５５および第５型５８を型締めした状態では、継手本体２０の溶着端２６ａより上流側には、バリ切端２８が段形状に形成されている。バリ切端２８は、第２型５３による型締め力を受けて第５型５８に押圧されて第２キャビティ５９を区画する。
【００２９】
この型締め状態にて、ゲート６１を通じて、第２樹脂材料Ｒ２を射出すると、第２キャビティ５９内に充填される。このとき、図６に示すように、第２樹脂材料Ｒ２は、継手本体２０の管体２４の先端を通過して流れ、端末部３４を形成するキャビティに充填されて、端末部３４を形成する。端末部３４と管体２４の先端との接合端面２０ｂは、第２樹脂材料Ｒ２の流れの末端とならず、第２樹脂材料Ｒ２の温度が高いままで継手本体２０と溶着するから、高い接着強度を得ることができる。
【００３０】
また、バリア層３０を射出成形する際に、第２樹脂材料Ｒ２は、管体２４の先端の狭い箇所を流れるときに、剪断発熱する。剪断発熱により、第２樹脂材料Ｒ２の温度が高く維持され、継手本体２０の表面を溶かして第１樹脂材料との接着反応が促進される。しかも、第２樹脂材料Ｒ２は、射出温度が２５０〜３００℃であり、第１樹脂材料の射出温度２００〜２３０℃より高く、このように高い温度の樹脂材料を後の工程で流すので、接着反応が一層促進される。
よって、バリア層３０は、管体２４の先端の接合端面２０ｂにて大きな接着力で接着し、管体２４に対して剥がれることもない。
このため、第１樹脂材料が第２樹脂材料より燃料膨潤性が大きい材料を用いて、継手本体２０が燃料タンクの燃料によりバリア層３０より大きく膨潤しても、バリア層３０に対して剥離することがない。
【００３１】
図５に示すように、継手本体２０にバリ切端２８を設けることにより、以下の作用効果を奏する。すなわち、継手本体２０を第２型５３および第５型５８にセットして型締めすると、継手本体２０のバリ切端２８が第２型５３の型締め力を受けて第５型５８に押圧されて、第２キャビティ５９を区画する。バリ切端２８は、第２樹脂材料Ｒ２が溶着端２６ａへ流れる経路における上流側に形成されているから、溶着端２６ａへ樹脂が流れないように第２キャビティ５９を区画する。したがって、溶着端２６ａの付近に、燃料タンクＦＴと溶着しない第２樹脂材料Ｒ２が達することがないから、燃料タンク用溶着継手１０を溶着端２６ａで燃料タンクの壁面に確実に溶着できる。
しかも、バリ切端２８は、第２型５３と第５型５８との型締め力を直接受けるから、継手本体２０を製造する際の樹脂収縮などにより生じた寸法誤差を吸収して、第２キャビティ５９の端部に隙間を作らないから、確実に樹脂の漏れを防止することができる。
【００３２】
図７は第２の実施の形態にかかる燃料遮断弁７０の上部を示す断面図である。第２の実施の形態は、燃料タンク用溶着継手を、燃料遮断弁７０に使用した構成に特徴を有している。図７において、燃料遮断弁７０は、タンク上壁ＦＴａに装着される溶着継手を構成する蓋体７２と、ケース本体８０と、フロート８２と、スプリングと、底板とを備えており、燃料タンクＦＴの燃料液位に応じてフロート８２により接続通路７２ａを開閉する。蓋体７２は、蓋本体７４（継手本体）と、バリア層７６とを備え、これらを積層形成している。バリア層７６は、蓋本体７４の外壁に沿って形成されている。図８に示すように、バリア層７６を射出成形する際に、第２樹脂材料が蓋本体７４の先端を通過して流れて端末部７３を形成するから、その接合端面７２ｃにおける接着強度を高めることができる。
このとき、図１１に示すように、
【００３３】
なお、図９に示すように、燃料遮断弁の他の変形例として、燃料遮断弁７０Ｂを構成する蓋本体７４Ｂの内表面にバリア層７６Ｂを形成してもよい。この変形例でも、図１０に示すように、バリア層７６Ｂを形成する際に、蓋本体７４Ｂの接合端面７２Ｂｃにおける接着強度を高めることができる。
さらに、図１１の変形例に示すように、蓋本体７４Ｃの管体の先端端面７４Ｃａを、バリア層７６Ｃから延出された端末部７３Ｃで被覆すると、接合端面７２Ｃｃの接着強度をより高めることができ、好ましい。
【００３４】
なお、この発明は上記実施例に限られるものはなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００３５】
（１） 図５に示す実施の形態では、バリ切端２８は、段差で形成し、第５型５８の平坦面に直角に押圧する形状としたが、これに限らず、図１２に示すテーパ面であってもよい。すなわち、バリ切端２８Ｄは角度α゜（１０゜）以上の抜きテーパで形成することにより、第５型５８Ｄの斜め上方への型締め力により、溶着端２６Ｄａ側への第２樹脂材料Ｒ２の流れを遮断し、バリをなくすことができる。
【００３６】
（２） 燃料タンクを外部に接続する箇所であれば、各種の継手に適用することができ、例えば、燃料を供給するためのインレットパイプへの継手などにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる自動車の燃料タンクＦＴの上部に取り付けられる燃料タンク用溶着継手１０を示す断面図である。
【図２】燃料タンク用溶着継手１０を燃料タンクＦＴに溶着する前の状態を示す断面図である。
【図３】 射出成形工程に使用する成形型を説明する説明図である。
【図４】図３に続く工程に使用する成形型を説明する説明図である。
【図５】射出成形工程における樹脂の流れを説明する説明図である。
【図６】射出成形工程における樹脂の流れを説明する説明図である。
【図７】第２の実施の形態にかかる燃料遮断弁７０の上部を示す断面図である。
【図８】図７の蓋体（溶着継手）の先端の付近を拡大した断面図である。
【図９】第２の実施の形態の変形例を示す断面図である。
【図１０】図９の蓋体（溶着継手）の先端の付近を拡大した断面図である。
【図１１】図１０の変形例を示す断面図である。
【図１２】他の実施の形態にかかるバリ切端の変形例を説明する説明図である。
【図１３】従来の燃料遮断弁１００を示す断面図である。
【符号の説明】
１０…燃料タンク用溶着継手
２０…継手本体
２０ａ…接続通路
２０ｂ…接合端面
２２…閉止板
２４…管体
２６…フランジ部
２６ａ…溶着端
２６Ｃａ…溶着端
２８…バリ切端
２８Ｃ…バリ切端
３０…バリア層
３２…内管層
３４…端末部
３６…傘状部
５０…成形型
５２…第１型
５３…第２型
５４…第３型
５５…第４型
５６…第１キャビティ
５７…ゲート
５８…第５型
５８Ｄ…第５型
５９…第２キャビティ
６１…ゲート
７０…燃料遮断弁
７０Ｂ…燃料遮断弁
７２…蓋体
７２ａ…接続通路
７２ｃ…接合端面
７２Ｂｃ…接合端面
７３…端末部
７３Ｃ…端末部
７４…蓋本体（継手本体）
７４Ｂ…蓋本体
７４Ｃ…蓋本体
７６…バリア層
７６Ｂ…バリア層
７６Ｃ…バリア層
８０…ケース本体
８２…フロート
ＣＰ…クランプ
ＦＴ…燃料タンク
ＦＴ１…タンク内層
ＦＴ２…タンク外層
ＦＴ３…バリア層
ＦＴａ…タンク上壁
ＦＴｃ…取付穴
ＦＴｄ…溶着部
Ｈ…ホース

Claims (1)

1. ポリエチレンから形成された燃料タンク（ＦＴ）の壁面に熱溶着される溶着端（２６ａ）と、燃料タンク（ＦＴ）内と外部とを接続する接続通路（２０ａ）を有するとともにホース（Ｈ）を接続するための管体（２４）とを有する継手本体（２０）と、
   上記管体（２４）の内壁を被覆する内管層（３２）と、内管層（３２）と一体に形成されかつ管体（２４）の先端を越えて延設された端末部（３４）とを有するバリア層（３０）と、
   を備え、
   上記端末部（３４）は、上記管体（２４）の外面以上に外径方向へ拡張され、ホース（Ｈ）の内壁を押圧することでホース（Ｈ）を接続するように構成された燃料タンク用溶着継手の製造方法であって、
   上記燃料タンク（ＦＴ）の壁面に溶着性を有し、かつ極性官能基を添加した変性オレフィン系樹脂から継手本体（２０）を形成する工程と、
   上記継手本体（２０）を成形型（５０）のキャビティにセットした状態にて、変性オレフィン系樹脂と接着反応性を有するポリアミドまたはポリアセタールを上記キャビティに射出することで、上記バリア層（３０）を形成する工程と、
   を備え、
   上記ポリアミドまたはポリアセタールの射出温度は、変性オレフィン系樹脂の射出温度より高い温度に設定したこと、
   を特徴とする燃料タンク用溶着継手の製造方法。

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