(57)【要約】【課題】反応性ガスを効率良く樹脂表面と反応させることにより、反応性ガスの使用量を削減できるとともに、処理時間の短縮化に効果的で生産性の高い樹脂製タンクの表面処理方法及びその装置並びに表面処理製品の提供を目的とする。【解決手段】樹脂製のタンク（容器）をチャンバー内に収納し、タンクを予備加熱する工程と、タンクを予備加熱する工程の前又は後にタンクの内側又は／および外側を減圧する工程と、減圧した部分に反応性ガスを注入する工程とを有することを特徴とする。【選択図】  図１
2006335410.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂製のタンク（容器）をチャンバー内に収納し、タンクを予備加熱する工程と、タンクを予備加熱する工程の前又は後にタンクの内側又は／および外側を減圧する工程と、減圧した部分に反応性ガスを注入する工程とを有することを特徴とする樹脂製タンクの表面処理方法。
【請求項２】
請求項１記載の表面処理方法における減圧した部分に反応性ガスを注入する工程は、先の樹脂製タンクの表面処理に用いた残ガスを注入する工程と、新たに反応性ガスを注入する工程とを有することを特徴とする樹脂製タンクの表面処理方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の表面処理方法を用いてタンクの内側のみ、外側のみ、内外両面のいずれかを選択的にガスバリア性表面処理を施したものであることを特徴とする樹脂製燃料タンク。
【請求項４】
複数のチャンバーをロータリー状に配置したロータリー駆動装置と、それぞれ所定の位置で、チャンバーに収納した被処理品の加熱手段と、チャンバー内の減圧手段と、減圧したチャンバー内への反応性ガス注入手段とを備えたことを特徴とする樹脂製タンクのロータリー式表面処理装置。
【請求項５】
チャンバー内への反応性ガス注入手段は、新規反応性ガス注入手段の他に、先のチャンバーで表面処理に用いた残ガスを回収して、後の表面処理用チャンバー内に注入する手段を有していることを特徴とする請求項４記載のロータリー式表面処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂製燃料タンク等の樹脂製タンク（容器）に、ガスバリア性を付加する表面処理方法及び、処理装置並びにガスバリア性表面処理をした樹脂製タンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、樹脂製のガソリン燃料タンクでは、気化したガソリンの樹脂への透過による大気への飛散を防止するために、三酸化硫黄、あるいは、フッ素、塩素、臭素等のガスを用いてガスバリア性を付加する表面処理技術が公知である。
この場合に、樹脂と反応しないで余ったガスを除去装置により除去する必要がある。
しかし、残留ガスが多いとこの除去フィルターを頻繁に交換する必要があるため、コスト高の要因の１つになっていた。
また、従来の表面処理装置は、処理槽の中に被処理品を多数仕込むバッチ処理方式であるために樹脂製タンクの内側のみ又は外側のみ表面処理するのが難しかった。
特開２００５−３６２６０号公報には、ロータリー型ＣＶＤ成膜装置を開示するが、高周波供給手段、ガス導入手段等を各チャンバーに設けた点では未だ効率が高くない。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３６２６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記技術的課題に鑑みて、反応性ガスを効率良く樹脂表面と反応させることにより、反応性ガスの使用量を削減できるとともに、処理時間の短縮化に効果的で生産性の高い樹脂製タンクの表面処理方法及びその装置並びに表面処理製品の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の技術的要旨は、樹脂製のタンク（容器）をチャンバー内に収納し、タンクを予備加熱する工程と、タンクを予備加熱する工程の前又は後にタンクの内側又は／および外側を減圧する工程と、減圧した部分に反応性ガスを注入する工程とを有することを特徴とする。
【０００６】
本発明は、樹脂製タンクを所定の温度に加熱保持した状態で反応性ガスと反応させる点に特徴がある。
従って、チャンバー内の減圧はタンクの予備加熱後でもその前でもよい。
また、ここで減圧した部分に反応性ガスを注入するとしたのは、必ずしもチャンバー内全体を減圧する必要は無く、例えば樹脂製のタンクの内側のみに表面処理すれば良い場合にはタンクの内側のみを減圧して、その減圧した部分に反応性ガスを注入し、表面処理する趣旨である。
【０００７】
本発明において特に特徴的なのは、請求項１記載の表面処理方法における減圧した部分に反応性ガスを注入する工程は、先の樹脂製タンクの表面処理に用いた残ガスを注入する工程と、新たに反応性ガスを注入する工程とを有する点である。
樹脂表面にガスバリア性を付加するために、三酸化硫黄ガスまたはフッ素ガス等の反応性ガスと反応させた場合には未反応の三酸化硫黄ガスまたはフッ素ガスが残る。
この未反応の三酸化硫黄ガスまたはフッ素ガスにも未だ充分に反応性は残っている。
そこで、この残ガスを用いて次の樹脂製タンクを予備的に表面処理することで、ガスの使用量の削減と生産性の向上を図ることができる。
【０００８】
このような表面処理方法を用いると、タンクの内側のみ、外側のみ、内外両面のいずれかを選択的に表面処理した製品が得られ、例えばガソリン燃料用タンク等の製品が得られる。
【０００９】
本発明に係る表面処理に適した装置としては、請求項１又は２に記載の表面処理方法を用いてタンクの内側のみ、外側のみ、内外両面のいずれかを選択的にガスバリア性表面処理を施す装置がよく、特に残ガスを利用するには、複数のチャンバーをロータリー状に配置したロータリー駆動装置と、それぞれ所定の位置で、チャンバーに収納した被処理品の加熱手段と、チャンバー内の減圧手段と、減圧したチャンバー内への反応性ガス注入手段とを備えるとよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る樹脂製タンクにガスバリア性を付加する表面処理方法においては、反応性ガスで表面処理を行う前にタンク体を予備加熱して、反応性ガスとタンク体樹脂の反応効率を向上させるため、少ないガス量で所定のガスバリア性が得られることから、ガス使用量を削減して反応性ガスの除去フィルターの寿命を長く出来る。
又、表面処理時間を短縮して生産効率が向上する。
本発明に係る樹脂製タンクの製造装置では、本表面処理工程で使用したガスの残ガスを回収し、この残ガスを本表面処理を行う前のタンク体の予備表面処理にリサイクルして使用するため、チャンバー内に注入したガスの樹脂製タンク体との反応率を高めて、その使用量を削減出来る。
チャンバーに、タンク体口部に接続してタンク体中空部に通じるタンク内側ガス注入口と、タンク外側の空所部に通じるタンク外側ガス注入口を備えると、ガスバリア性付加の表面処理をタンク内側面とタンク外側面とを選択して表面処理できるので、更にガス使用量を削減出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明に係る樹脂製タンクにガスバリア性を付加する表面処理装置（以下、装置と称する）について、以下図面に基づいて説明する。
図１（イ）は、装置５０を上方からみた要部説明図を示し、図１（ロ）はチャンバーの縦断面図を示す。
装置５０は、回転駆動する略ドーナツ形の駆動テーブル５０ａ上にロータリー状に８個のチャンバー１０を配置している。
なお、チャンバー数は生産タクトを考慮して適宜設定する。
表面処理を施して樹脂製燃料タンク２とする樹脂製タンク体１は、タンク取付工程５１でチャンバー１０内に順に収納し、チャンバー毎テーブル５０ａをロータリー式に回転させることで、装置５０内の予備加熱工程５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、真空引き工程５３、表面処理工程５４、残ガス回収工程５５、タンク取出工程５６に順送りして、タンク取出工程５６においてチャンバーから取り出す。
なお、予備加熱工程を３段階にしたのは、生産タクトを短くするためで工程数は限定されない。
周状に配置したチャンバーの中心位置には、円柱状の接続切替部４０を配設している。
そして、各チャンバーの上部は蛇腹管等の接続管４０ａ〜４０ｈで、又、図示しないがこれら上部の管の下にもそれぞれ管を備えて接続切替部４０と接続している。
この接続切替部４０は、各チャンバーと接続した管を、それぞれガス発生装置（ガス注入装置）２０や真空吸引装置３０と接続している管４０ｊ、４０ｋや、別のチャンバーの管と接続したり、閉じたりするもので、工程に応じてそれらの接続を切り替え出来れば良く、例えば回転ジョイントとバルブ及び配管を組み合わせて、各管との接続を回転ジョイントの接続孔位置を回転させて切り替えるものや、又、例えばバルブを備えた接続数分の分岐配管にてして、その分岐配管のバルブを開閉することで接続を切り替えるものでも良く、構造は限定されない。
各チャンバー１０は、この接続切替部４０を介してガス発生装置２０や真空吸引装置３０、あるいは他のチャンバーと接続する。
真空吸引装置３０は、吸引した反応性ガスを除去する無害化フィルター３１を備えている。
【００１２】
図１（ロ）にチャンバー１０の縦断面図を示すように、チャンバー１０はチャンバー蓋部１１とチャンバー本体部１２とを取付金具１９で係止している。
蓋部１１と本体部１２との合わせ面にはシール材（図示省略）を備えている。
ＳＵＳ製の（蛇腹）管４０ａ、４０ｉを、チャンバー１０の蓋部１１上部に突出したタンク内側ガス注入口１４と、蓋部１１の中腹部から突出したタンク外側ガス注入口１５にシール部材（図示省略）を介してそれぞれ接続している。
表面処理を施すタンク体１は、タンク体の口部１ｂをチャンバー１０のタンク内側ガス注入口１４の口部１４ｂにシール部材１８を介在させて取り付けてある。
図１に示した例では、シール部材１８に向けて口部１ｂを押しつけるようにタンク体凹部１ｅをチャンバー１２の凸部１２ａに載せてチャンバー１０内に収納してある。
タンク体１の中空部１ａは、口部１ｂからタンク内側ガス注入口１４を介して管４０ａと通じ、一方タンク体１とチャンバー１０との間の空所部タンク体の外側１６はタンク外側ガス注入口１５を介して管４０ｉと通じている。
このように、タンク体中空部１ａに通じるタンク内側ガス注入口１４と、タンク体外側の空所部１６に通じるタンク外側注入口１５を備えることで、タンク体１の内側面１ｃの表面処理と、タンク体外側面１ｄの表面処理、あるいは両面１ｃ、１ｄの処理を選択的に行うことが出来る。
よって、タンクの要求品質に応じて内側のみ、あるいは外側のみ表面処理可能になり、使用する反応性ガス量を最少限に抑えることができる。
タンク体内側面１ｃの表面処理を行う場合と、タンク体外側面１ｄの表面処理を行う場合、また、両面１ｃ、１ｄの表面処理を行う場合は、使用するガス注入口が異なる他には、各工程での動作として異なる所はなく同等であることから、以下タンク内側面１ｃの表面処理を行う場合を代表として説明する。
チャンバー１０は、図１（ロ）に示すように駆動テーブル５０ａの凹部５０ｂ上に載置して、駆動テーブル５０ａの凹部５０ｂとチャンバー１０との間には加熱（予備加熱）ヒーターユニット１３を備えている。
ヒーターユニットは温水ユニット又はオイルニットでも良く、あるいは、チャンバー内に保温材を敷いた保温式でも良く、特に限定されない。
チャンバー１０は回転テーブル毎周囲を断熱材１７で覆われている。
【００１３】
図２示す工程の説明図と合わせて装置動作を説明する。
図２は図１に示す装置５０で同時に行う各工程を説明しており、また、駆動テーブル５０ａが回転することで矢印に示す方向にチャンバーが各工程を順に流れる。
また、接続切替部の動作を説明するバルブを模式的に描いてある。
タンク体１はタンク体取付工程５１でチャンバー１０内に取り付ける。
そして、予備加熱工程５２ａ、５２ｂ、５２ｃでチャンバー１０に備えたヒーター１３により予備加熱する。
真空引き工程５３前の予備加熱工程５２ｃでは、タンク体１と反応性ガスとの反応性が良い５０〜１００℃の温度範囲で、好ましくは５０〜８０℃の温度範囲とするようにタンク体を均一に加熱する。
次の真空引き工程５３は、図１（イ）に示す接続切替部４０を切り替えて管４０ｅと管４０ｋを接続し、真空引き工程にあるチャンバー１０のタンク内側ガス注入口１４と真空吸引装置３０とを接続する。
図３に接続切替部４０動作をバルブ動作で表した説明図を示す。
この時、図３（イ）に示すバルブ４１ｃが開きタンク内側ガス注入口１４と真空吸引装置３０とが接続して、タンク体１の中空部１ａが真空引きされる。
この場合にタンク外側ガス注入口１５は接続切替部４０で閉じる。
そして中空部１ａを真空引きした後に、接続切替部４０を切り替えることで図３（ロ）に示すようにバルブ４１ｃを閉じ、バルブ４１ｂを開き、管４０ｅと管４０ｇを接続するようにして、真空引き工程５３のチャンバーのタンク内側ガス注入口１４を残ガス回収工程５５のチャンバーのタンク内側ガス注入口と接続する。
このように、ガス注入口を他のチャンバーのガス注入口と接続する場合には同種類のガス注入口同士を接続する。
残ガス回収工程５５のタンク体１の中空部１ａには、後述する表面処理工程５４で中空部１ａに注入し、タンク体１と反応しないで残った反応性ガスの残ガスがある。
そこで、真空引き工程５３で真空引きした側のガス注入口１４と接続すると、残ガス回収工程５５にあるタンク体１の中空部１ａの残ガスが真空引き工程５３側のタンク体中空部１ａへ引き込まれる。
これにより、残ガスにて予備的な表面処理（残ガスコート）ができる。
【００１４】
次の表面処理工程５４では、図３（イ）に示すバルブ４１ｄを開き、図１（イ）の管４０ｆと管４０ｋを接続するようにして、表面処理工程５４のチャンバーのタンク内側ガス注入口１４と真空吸引装置３０とを接続し、真空引き工程５３を経ることで残ガスが注入されている中空部１ａを７０ｔｏｒｒ以下に真空引きする。
次いで、接続切替部４０を切り替えて図３（ロ）に示すようにバルブ４１ｄを閉じ、バルブ４１ａを開いて、図１（イ）に示す蛇腹管４０ｆと蛇腹管４０ｊを接続することで、表面処理工程５４のチャンバーのタンク内ガス注入口１４とガス発生装置２０とを接続する。
そしてガス発生装置２０で発生させた三酸化硫黄ガスまたはフッ素ガス等の反応性ガスをタンク内側ガス注入口からタンク体中空部１ａに注入し、タンク体内側面１ｃの表面処理を行う。
この反応性ガスの圧力は、反応性ガス分圧で０．１ａｔｍ程度が良い。
この表面処理は、三酸化硫黄によりタンク体の表面をスルホン化する方法や、フッ素（フッ化水素）や、塩素、臭素等を用いてハロゲン化する方法が考えられる。
タンク体は予備加熱工程５２ａ、５２ｂ、５２ｃにより、予備加熱した適温のまま断熱材で保温しているため反応性ガスとタンク体１との反応効率が良く、また、真空引き工程５３で残ガスにより予備的に表面処理を行っているため、少ないガス使用量で表面処理を行える。
【００１５】
表面処理工程５４を終えて次の残ガス回収工程５５に送ったチャンバー内には、図３（イ）に示すように表面処理工程５４でタンク体中空部１ａに注入して、タンク体と反応しないで残った残ガスがある。
この残ガスは、前述したように真空引き工程５３にあるチャンバーのタンク内側ガス注入口１４内が真空引きされた後に、接続切替部を切り替えて図３（ロ）に示すようにバルブ４１ｃを閉じ、バルブ４１ｂを開いて、残ガス回収工程５５にある表面処理を終えたタンク体２の中空部１ａから、真空引きした真空引き工程５３のタンク体１の中空部１ａへ送り込む。
このように、表面処理工程５４でタンク体１と反応せずに残った残ガスを表面処理工程５４前のタンク体１に送って予備的に表面処理するため、総合的に反応性ガスとタンク体の樹脂との反応率が高くなる。
これにより、タンク体のガスバリア性を高くし、又、排気する反応性ガスの量を減らし、反応性ガスを除去するための除去フィルターの寿命を延ばすことができる。
残ガスを送りだした後のチャンバーは、接続切替部４０を切り替えて真空吸引装置３０と接続し、内部をパージし、タンク体取出工程５６で表面処理済みのタンク体（樹脂製燃料タンク製品）２を取り出す。
【００１６】
タンク体の予備加熱による効果を確認するため、ガソリン燃料タンクを例に本発明に係るガスバリア性を付加する処理方法を施したタンク体と、従来の処理技術を施したタンク体との、ガスバリア性の比較実験を行った。
図４に実験結果を示す。
タンク体は高密度ポリエチレン（旭化成ケミカルズ社製、サンテックＢ４７０）をブロー成型した成型品（容量約２Ｌ）を用いた。
反応性ガスによる表面処理を行うタンク体の温度は、本発明を適用した処理の場合には予備加熱を行って、その温度を５０℃とした（実施例１）。
一方、従来の処理方法を適用するタンク体の温度は室温とした（比較例２）。
そして、それぞれのタンク体をチャンバー内に収容し、チャンバー（反応器）内を１ｍｍＨｇまで減圧した後、三酸化硫黄と窒素の混合ガスをチャンバー内が７００ｍｍＨｇとなるまで注入して、本発明の実施例１の場合には１時間、従来の処理方法の場合には４時間、タンク体をチャンバー内に静置した。
混合ガスは、本発明の実施例１では三酸化硫黄を５０ｔｏｒｒ、窒素を６５０ｔｏｒｒとし、従来技術の比較例２では三酸化硫黄１４０ｔｏｒｒ、窒素５６０ｔｏｒｒとした。
三酸化硫黄処理していないタンク体も比較例１として実験を行った。
実験はタンク体に、市販のレギュラーガソリンを満タン（２Ｌ）に入れて、給油口を燃料不透過性のキャップで密封した後、４０±２℃に静置した後、重量減少法によりそのガス透過量を測定した。
図４に示す実験結果においてガス透過量は、本発明の実施例１における透過量においては、その処理時間が従来技術の比較例２の４分の１と短く、三酸化硫黄量も少ないにもかかわらず、比較例２の透過量９．０ｇ／ｍ２／ｄａｙより少ない８．５ｇ／ｍ２／ｄａｙとなる優れた結果となった。
又、三酸化硫黄を５０ｔｏｒｒ、窒素を５０ｔｏｒｒとした実施例２のように窒素量を少なくしても透過量は７．０ｇ／ｍ２／ｄａｙと少なく良い結果となり、窒素量は少ない方が透過量も少ない傾向にある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に関する樹脂製燃料タンクのガスバリア性付加処理装置の説明図を示す。
【図２】ガスバリア性付加処理装置の工程の説明図を示す。
【図３】真空引き工程と本表面処理工程と残ガス回収工程の説明図を示す。
【図４】タンク体を予備加熱した場合と予備加熱しない場合とのガスバリア性の比較実験結果を示す。
【符号の説明】
【００１８】
１      ガスバリア性付加処理前の樹脂製タンク体
１ａ    タンク体の中空部
１ｂ    タンク体口部
１ｃ    タンク体内側面
１ｄ    タンク体外側面
１ｅ    タンク凹部
２    ガスバリア性付加処理後の樹脂製タンク体（樹脂製燃料タンク製品）
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ  チャンバー
１０ｆ、１０ｇ、１０ｈ  チャンバー
１１    チャンバーの蓋部
１２    チャンバーの本体部
１２ａ  チャンバー本体部の凸部
１３    加熱（予備加熱）ヒーターユニット
１４    タンク内側ガス注入口
１４ａ  タンク内側ガス注入口外側口部
１４ｂ  タンク内側ガス注入口内側口部
１５    タンク外側ガス注入口
１６    空所部
１７    断熱材
１８    シール部材
１９    取付金具
２０    ガス発生装置（ガス注入装置）
３０    真空吸引装置
３１    無害化フィルター（除去フィルター）
４０    接続切替部
４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ、４０ｅ、４０ｆ  接続管
４０ｇ、４０ｈ、４０ｉ、４０ｊ、４０ｋ  接続管
５０    表面処理装置
５０ａ  ロータリー駆動テーブル
５０ｂ  ロータリー駆動テーブル凹部
５１    タンク体取付工程
５２ａ、５２ｂ、５２ｃ  予備加熱工程
５３    真空引き工程
５４    本表面処理工程
５５    残ガス回収工程
５６    タンク体取出工程
【図１】
2006335410.tif 000003
【図２】
2006335410.tif 000004
【図３】
2006335410.tif 000005
【図４】
2006335410.tif 000006