(57)【要約】  押出ブロー成形による熱可塑性プラスチック製容器の製造方法。分割金型（１）内で容器をブロー成形する間に容器壁（４）を貫通する少なくとも一つの連結エレメント（３）を容器に備え付ける。本発明による連結エレメント（３）は二部品からなり、そのうちの一部品は着脱可能な切断エレメント（１１）として構成される。切断エレメント（１１）は、依然として可塑状態にある容器壁を穿孔する貫入穿刺端部として機能する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
押出ブロー成形により熱可塑性プラスチック材料から容器を製造するに際し、分割金型内で熱可塑性プラスチック材料から容器をブロー成形している間に容器壁を貫通する貫入穿刺端部を備えた少なくとも一つ連結エレメントを前記容器に取り付け、前記容器壁が依然として可塑状態にある間に前記連結エレメントにより前記容器壁の少なくとも一部の領域を連結エレメントと密着した状態で穿孔し、前記連結エレメントが前記容器壁を貫通してから前記連結エレメントの貫入穿刺端部に対向する側で前記金型に設けられた雌型凹部に前記連結エレメントを押し込むことを特徴とする熱可塑性プラスチック製容器の製造方法。
【請求項２】
前記連結エレメントとして、前記容器壁に溶着させるための周縁フランジを備えたニップルを使用することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記貫入穿刺端部として、前記連結エレメントに着脱可能に嵌合するスリーブ形状の切断エレメントを使用することを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記連結エレメントの少なくとも一部の領域を、前記容器壁の穿孔前に予熱することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法で使用する連結エレメント（３）であって、前記容器壁に溶着される周縁カラー（６）を備えた管状貫通エレメントとして構成され、該エレメントの先端部に周縁切断エッジ（１２）が設けられていることを特徴とする連結エレメント。
【請求項６】
前記周縁切断エッジ（１２）が、前記連結エレメント（３）の長手方向に沿った中央面内で湾曲して延在していることを特徴とする請求項５に記載の連結エレメント。
【請求項７】
前記連結エレメント（３）が二部品で構成され、前記切断エッジを備えた切断エレメント（１１）がスリーブとして形成され、前記連結エレメント（３）の押し込みで容器壁を貫通した側の連結エレメント部分を前記スリーブが取り囲んでいることを特徴とする請求項６に記載の連結エレメント。
【請求項８】
前記切断エレメント（１１）が前記連結エレメントにロックされていることを特徴とする請求項７に記載の連結エレメント。
【請求項９】
前記連結エレメントが少なくとも一つの抜け防止用襞状外面成形部（７）を備えたニップルとして構成され、該抜け防止用襞状外面成形部（７）が係合状態で前記切断エレメント（１１）と嵌合可能であることを特徴とする請求項７又は８に記載の連結エレメント。
【請求項１０】
前記切断エレメント（１１）が装着位置へ先導する周縁切断エッジ（１２）付きの管状スリーブとして構成されていることを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載の連結エレメント。
【請求項１１】
前記切断エッジ（１２）が波線状に形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の連結エレメント。
【請求項１２】
前記切断エレメント（１１）が長手方向の少なくとも一箇所に分割壁（２０）を有し、該分割壁により少なくとも一つの溶融チャンバー（１６）が切断方向の前方に形成され、別の一つの溶融チャンバー（１７）が切断方向の後方に形成されていることを特徴とする請求項７〜１１のいずれか１項に記載の連結エレメント。
【請求項１３】
前記各溶融チャンバー（１６、１７）が少なくとも一つの通孔（１８）を介して互いに連通していることを特徴とする請求項１２に記載の連結エレメント。
【請求項１４】
機能部品に一体形成されていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の連結エレメント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、押出ブロー成形による熱可塑性プラスチック製容器の製造方法及び該方法に使用する連結エレメントに関するものである。本発明は、特別には熱可塑性プラスチック材料から燃料タンクを製造する方法と、係る燃料タンク用の連結エレメントに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
熱可塑性プラスチック製の燃料タンクは、原則として炭化水素が浸透しないように意図されている。これらの燃料タンクは、一般的に複数層の炭化水素遮蔽層を含む多層共押出品で製造される。プラスチック製燃料タンクを製造するための基材として用いられるプラスチック材料、例えばポリエチレンは、本質的に炭化水素に対する拡散抵抗性を有しておらず、しかも燃料の存在下で膨潤する傾向がある。このため、公知のプラスチック製燃料タンクは多層壁構造を有し、その積層中にはＥＶＯＨ層（エチレンビニルアルコール共重合体層）が炭化水素遮蔽層として埋設され、この限りにおいては使用基材の拡散抵抗性の欠如が問題となることはない。
【０００３】
しかしながら、通常、燃料タンクの内部には複数の部品装着部が設けられ、これらの装着部には換気及び通気用管路並びに接続電線が付属する。タンク壁に導入用貫通部を設けるために円形の切り穴を有するタンク成形品を準備し、この切り穴からタンク成形品内部に接続部品やバルブ等を挿入することは知られている。これらのバルブやバルブカバー並びに管状ニップルはタンクの外壁に溶着され、それぞれの貫通開口部を覆っている。燃料タンクにおけるこれらの結合部は炭化水素漏洩の可能性がある個所である。この場合の漏洩は、実際に文字通りの液体燃料が失われることだけを意味するものではなく、追加の遮蔽対策をしない限り継ぎ目と溶着接合部分の一方又は双方における拡散漏洩又は拡散損失をも意味するものとして理解すべきである。燃料タンクの結合部における漏洩経路の形成を回避するため、接続部品やバルブなどを複雑な二分割部品として準備することは知られている。この二分割部品は、少なくとも一部分がタンク壁に溶着可能なプラスチック材料で構成されているが、その本来の機能要素は一般に炭化水素燃料の存在下で膨潤しないプラスチック材料からなる。この機能要素を構成するプラスチック材料は、タンク壁に用いられるプラスチック材料に溶着不能であるのが通常である。
【０００４】
熱可塑性プラスチック材料から燃料タンクを製造する方法と、それによって製造され、管路チューブ等のための連結エレメントを有する燃料タンクは、例えば欧州特許出願公開第１２１１１９６号明細書により公知である。欧州特許出願公開第１２１１１９６号明細書には、タンク壁内に埋設した炭化水素遮蔽層を備えた熱可塑性材料製の２シェル燃料タンクが記載されている。この場合、燃料タンクを構成するために相互連結される二つのタンクシェルは加熱塑性成形法により得ている。欧州特許出願公開第１２１１１９６号明細書では、炭化水素に対する高い浸透抵抗性を保持しつつ、連結エレメントの簡単な取り付けを保証するため、少なくとも外側部品と内側部品とを有する二部品構成の連結エレメントとしての嵌合部品を提案している。外側部品はタンクの外壁に溶着され、内側部品は少なくとも部分的に外側部品を貫通し、その貫通部でタンク壁を押し退けながら外側部品との間でタンク壁を挟み込んでいる。この構成は、タンク壁が外側部品と内側部品との間に取り込まれ、押し退けられたタンク壁材料が貫通部に対するシールとして機能するように点で有利である。
【０００５】
このようなタンク壁を貫通する二部品構成の連結エレメントは、タンクを構成するための二つのシェルを加熱塑性成形する間には比較的簡単に装着することができるが、この種の連結エレメントを押出ブロー成形による燃料タンクの製造工程中に装着することは更に実現が困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】欧州特許出願公開第１２１１１９６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、本発明の目的は、熱可塑性プラスチック材料から容器、特に燃料タンクを製造するに際し、極めて単純な方式でタンクの製造中にタンクに連結エレメントを設けることが可能な方法を提供することであり、同時に、タンク壁における炭化水素漏洩経路の形成を可能な限り回避して最低限に抑えることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明で提供する押出ブロー成形による熱可塑性プラスチック製容器の製造方法では、分割金型内で熱可塑性プラスチック材料から容器をブロー成形している間に容器壁を貫通する貫入穿刺端部を備えた少なくとも一つ連結エレメントを前記容器に取り付け、前記容器壁が依然として可塑状態にある間に前記連結エレメントにより前記容器壁の少なくとも一部の領域を連結エレメントと密着した状態で穿孔し、前記連結エレメントが前記容器壁を貫通してから前記連結エレメントの貫入穿刺端部に対向する側で前記金型に設けられた雌型凹部に前記連結エレメントを押し込むことを特徴としている。
【０００９】
この場合、貫入穿刺端部と雌型凹部は、貫通領域内における容器壁が本質的に一切の反転を生じないか、或いは極めて僅かな反転を生じるのみで開口するように構成することが好ましい。雌型凹部の内径が連結エレメントの貫入穿刺端部の外径より僅かな嵌合公差で大きい場合、連結エレメントが貫通する容器壁の開口はほぼ打ち抜かれた状態となる。連結エレメントが容器壁を貫通する先端部にパイプ又はチューブのような接続ライン要素を収容するための特定形状を有する場合、連結エレメントの貫入穿刺端部は完全に自由な状態で確実に容器壁から突出することになる。このため、金型から成形後の容器を取り外す際、或いは取り外した後には、極く僅かな仕上げ加工が必要となるだけであることは当業者に自明である。
【００１０】
本発明による方法では、連結エレメントは一方の側から容器壁を貫通する使い捨て残置パンチ（ロストパンチ）として使用される。即ち、連結エレメント自体は容器壁を穿孔するための手段として使用され、ロストパンチとして容器壁に残る。この場合、ブロー成形金型の一部が雌型凹部、即ちパンチのソケットとして機能し、或いは容器壁を貫通した連結エレメントの一部に対する当接部として機能する。ここで、「容器壁を穿孔する」ということは、本発明の目的に対して、形成される開口周縁部のプラスチック材料が壁部の反転に関して可能な限り再成形しなくて済むことを意味するものと理解されるべきである。
【００１１】
本発明の好適な実施形態による方法では、個々に容器の半シェルを形成する二つのウェブ形状のプレフォームを押し出す工程を備えている。これらのウェブ状プレフォームは、二つの外金型とそれらの間に位置する一つの中間金型からなる三分割金型の内部で成形される。中央金型は可動式又は交換式の部品ホルダーを有し、該ホルダーにより複数の部品を成形中の容器壁の内面に配置することができる。この場合、本発明によれば、連結エレメントで容器壁を内側から外側へ穿孔可能である。
【００１２】
連結エレメントは、容器壁を貫通する間に金型内面に設けられている雌型凹部に押し込まれるようにすることが好ましく、この雌型凹部は、連結エレメントの先端に対向する容器壁の背面に位置する。雌型凹部は、金型のキャビティ内面に開口する凹部として簡単な方法で形成しておくことができる。金型に凹部を設ける代わりに、容器の成形が完了した後も容器壁に残置されるようなインサート部品を金型内に導入して雌型凹部を形成してもよい。
【００１３】
連結エレメントとして、容器壁に溶着するための周縁フランジを備えたニップルを使用することは好ましいことである。容器壁への溶着は、容器壁に対面している側の周縁フランジ面で果たされる。さらに、容器壁貫通部における連結エレメントの周縁の一部でも溶着が果たされる。
【００１４】
この代わりに、連結エレメントと例えば容器の内側に配置される機能部品とを相互に連結して一体部品としてもよく、その場合、例えば連結エレメントは一体化されたフランジ状のカラーを有する容器壁貫通部を有する一方で、例えば弁ハウジング、気泡区画室、或いはその他のプラスチック製機能部品を一体構造で組み込んだものとすることができる。
【００１５】
連結エレメントの尾端部も必ずしもニップルとして形成する必要はなく、プラグイン連結部やプラグインカップリング等として形成することも可能である。
【００１６】
貫入穿刺端部として、連結エレメントに形成された固定形状部に着脱可能の係合又はスナップ係合可能なスリーブ形状の切断エレメントを使用することは好ましいことである。連結エレメントに着脱可能に係合した貫入穿刺端部は、連結エレメントが貫通時に押し退けた未硬化プラスチック材料で詰まったり接着されたりされることを防止する。特に、連結エレメントを容器壁に内側から外側へ貫通させれば、容器の成形完成後に貫入穿刺端部を簡単に取り外すことが可能である。
【００１７】
切断エレメントは、例えば繰り返し再使用するようにしてもよい。
【００１８】
本発明による方法の好適な実施形態によれば、連結エレメントの少なくとも一部の領域が容器壁の穿孔前に予備的に加熱される。例えば、連結エレメントのフランジ状のカラーを予熱することは、この部分での容器壁に対する連結エレメントの溶着による密着性を向上させるために特に好適である。
【００１９】
本発明はまた、前述の目的を達成するために、本発明の方法で使用する連結エレメントも提供し、この連結エレメントは、容器壁に溶着される周縁カラーを備えた管状貫通エレメントとして構成され、該エレメントの先端部には周縁切断エッジが設けられている。この連結エレメントは好ましくは二部品で構成され、そのうちの一方が着脱可能な切断エレメントとして構成されている。
【００２０】
切断エレメントは例えばスリーブとして形成することもでき、この場合のスリーブは、容器壁を穿孔するための連結エレメントの容器壁貫通側部分を取り囲むものとすることが好ましい。
【００２１】
連結エレメントは、内部に挿通すべきチューブ又はラインを絞ることのない内径で、端部にいわゆる「もみの木状」の抜け防止用襞状外面成形部を備えた従来からよく知られたニップルとして形成されていることが好ましく、この場合、切断エレメントは、連結エレメントの連結部分が熱で可塑化されたプラスチック材料と溶着又は接着し合わないようにニップルの関連領域の外面をを取り囲むように構成すると特に有利である。
【００２２】
切断エレメントは、連結エレメントにロックされていることが好ましい。
【００２３】
本発明の好適な実施形態による連結エレメントは少なくとも一つの抜け防止用襞状外面成形部を備えたニップルとして構成され、この場合の抜け防止用襞状外面成形部は係合状態で切断エレメントと嵌合可能である。この目的で、抜け防止用襞状外面成形部は例えば周面にロック用凹部を備え、該周面ロック用凹部は切断エレメントの一つ以上のロック用フック又は凸部と係合可能である。
【００２４】
切断エレメントは、連結エレメントを装着位置へと先導する周縁切断エッジを備えた略円筒状の管状スリーブとして構成されていることが好ましい。この場合、切断エッジは波線状に形成されていると好適で、それにより切断エレメントが連結エレメントの先端部に冠状切断刃として配置されることになる。
【００２５】
本発明による連結エレメントの有利な変形実施形態によれば、切断エレメントは長手方向の少なくとも一箇所に内部分割壁を有し、この分割壁により切断方向の前方に少なくとも一つの溶融チャンバーが形成され、切断方向の後方に別の一つの溶融チャンバーが形成されている。容器壁を穿孔する間に押し退けられた可塑化プラスチック材料は、先ず最初に前方の溶融チャンバー内に収集される。必要な場合、可塑化プラスチック材料は更に切断方向後方の溶融チャンバー内へも入り込む。この目的で、両溶融チャンバーは分けつ壁に設けられた少なくとも一つの通孔で互いに連通するようにしておくことが好ましい。
【００２６】
本発明の有利な改善策は、図示の実施例に基づいて以下に詳述する通りである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】容器壁を貫通する前に部品ホルダーに装着された連結エレメントの第１実施例を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の連結エレメントによる容器壁の貫通の様子を模式的に示す断面図である。
【図３】容器壁に残置された連結エレメントと、そこから切断エレメントを取り外す操作を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明による連結エレメントの第２実施例を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１において、ブロー成形金型１はそのキャビティ壁の一部だけで模式的に示されている。関連する押出機及び取り外し装置等と同様、完全なブロー成形金型の構成は図示の煩雑化を避けるために省略してある。
【００２９】
本発明に従って熱可塑性プラスチック製容器を製造するためのブロー成形金型は二つの外金型と一つの中間金型を備え、これら金型の各部分はそれぞれプラテン上に通常の態様で装着されて金型クランプフレーム内で相対移動可能である。外金型は、ブロー成形金型を開閉するために互いに離反方向及び接近方向に移動可能である。中間金型は、外金型の開閉方向に対して交差する方向に移動可能である。中間金型は、流体圧により調整可能又は移動可能な部品ホルダーを備え、容器内部へ装着すべき付属部品は部品ホルダーと共にに中間金型内に予め配置される。本実施例で製造される容器は、複数層の共押出プレフォームからブロー成形される熱可塑性プラスチック製燃料タンクである。
【００３０】
このブロー成形法では、図示しない押出ヘッドから二枚のウェブ形状のプレフォームを押し出し、これらのプレフォームは、それぞれ各外金型と中間金型との間の二箇所の間隙に導入されて金型の閉鎖により金型長さに切断される。各外金型は、中間金型に対して閉鎖される。中間金型の両側でそれぞれ外金型に挟まれた二枚のプレフォームは、中間金型内部のガス圧の上昇及び外金型内部のガス圧の減圧の一方又は両方により外金型内面で形成される各成形キャビティ内面に密着されて成形される。例えば次の保圧工程で中間金型内部の部品ホルダー２に装着されている連結エレメント３が外金型（ブロー成形金型１）のキャビティ内面へ向けて移動され、従って連結エレメント３はその先端部でプレフォーム５の壁４を穿孔する。次に、例えば図２に示すように部品ホルダー２が中間金型内の素の位置に引き込まれる。その後、外金型が互いに離反方向へ移動されて中間金型から離れると、中間金型が外金型間の開閉方向に対して交差する方向に退避移動する。従って両外金型は再び接近移動して金型を閉じ、その後、外金型内でそれぞれ半シェルを形成しているプレフォームの縁部同士が互いに圧接溶着され、閉じた中空容器が成形される。
【００３１】
既に述べたように、連結エレメント３は、周縁カラー６の両側それぞれに「もみの木状」の抜け防止用襞状外面成形部７を有するピン８を形成する連結ニップルとして構成することもできる。プレフォーム５の壁４に対して、連結エレメント３は先端部９及び尾端部１０を備え、先端部９は、押し込み方向へ向かう端部であり、尾端部１０は、押し込み方向とは逆方向の端部である。図１に示す連結エレメント３の例では、先端に周縁切断エッジ１２を有する中空スリーブ形状の切断エレメント１１が先端部９に嵌合されている。切断エッジ１２は波線状に形成された冠状の輪郭を有し、これによりプレフォーム５の壁を容易に穿孔できるようになっている。切断エッジ１２は、必ずしも波線状に形成する必要はなく、むしろ図４に示す変形例の切断エレメントのような単純な斜め切断楕円形状の輪郭を有しても良い。切断エレメント１１は、切断エッジ１２とは反対側の端部に内方へ突出した弾性を有する固定突出部１３を備えている。この固定突出部１３は、連結エレメントのピン８の周面で抜け防止用襞状外面成形部の凹部１４内にスナップ係合する。固定突出部１３は、切断エレメントの固定スプリングとして機能し、このために切断エレメントには対応して長手方向のスリットを設けてもよい。
【００３２】
連結エレメント３のピン８には、先端部９に切断エレメント１１のための周縁ストッパ１５も設けられている。
【００３３】
切断エレメントには、切断エッジ１２の領域に押し込み方向へ向かって開放された第１の溶融チャンバー１６が設けられている。その後方には、押し込み方向に沿って延在する第２の溶融チャンバー１７が設けられている。これらの溶融チャンバー１６、１７は、分離壁２０に設けられた通孔１８により互いに連結されている。
【００３４】
ブロー成形金型１のキャビティ壁に設けられているのは凹部１９であり、該凹部１９は、切断エレメント１１の外径に対応する内径の雌型凹部を形成する。図１〜３から判るように、部品ホルダー２に単に挿し込まれて装着された連結エレメント３は、部品ホルダー２によってプレフォーム５の壁４内に押し込まれ、切断エレメント１１により該壁４を貫通し、その際に押し退けられた未硬化プラスチック材料が凹部１９内に押し込まれる。この未硬化プラスチック材料の一部は第１溶融チャンバー１６内に流れ込み、部分的に通孔１８を介して第２の溶融チャンバー１７内に流れ込むこともある。
【００３５】
図２は、退避した部品ホルダー２とプレフォーム５の壁４を完全に貫通した連結エレメントを示しており、連結エレメント３の周縁カラー６は壁４に対してそれ以上の貫入に抗するように押し当てられ、依然として可塑状態の壁４に溶着されている。
【００３６】
図３に示すように、ブロー成形の終了後、切断エレメント１１は容器壁４から外方に突出したピン８から抜き取ることができる。
【００３７】
ここに述べた実施例において、連結エレメント３はニップル又はダブルニップルとして形成されている。「もみの木状」の抜け防止用襞状外面成形部７を有するピン８は、周縁カラー６の両側のそれぞれに設けられている。両ピン８は、ほぼ同じ長さであり、その外形は同一である。従って、この場合の切断エレメント１１は連結エレメント３の各側に嵌合可能である。
【００３８】
溶融チャンバー１６、１７を形成するため、切断エレメント１１は、内部に分離壁２０を備え、分離壁２０には通孔１８が貫通している。単一の通孔１８の代わりに複数の通孔を設けても良い。
【００３９】
図４に示す変形例の連結エレメント３では、切断エレメント１１が先端部９に一体成形されている。この場合の切断エレメント１１は、取り外し可能なスリーブとして形成するのではなく、連結エレメント３の一部として一体形成される。連結エレメントの先端部９はベルのように少し拡径し、周縁の切断エッジ１２を備えている。図４に断面図で示されるように、周縁切断エッジ１２は横から見て円弧形状に湾曲している。切断エッジのこの特徴的な形状により、容器壁の貫通又は穿孔は、貫通に抗する小さい抵抗力で行うことが可能になる。必要であれば、容器の完成後に切断エレメントを仕上げ工程で切断することもできる。
【００４０】
容器壁４に対する連結エレメント３の周縁フランジ又はカラー６の溶着性を改善するために、図４に示す連結エレメント３の変形例では、壁４に面しているカラー６の表面２１に鋸歯状の凹凸面が設けられている。表面２１の鋸刃状の面構造は、ある領域のプラスチック材料の熱容量を減少させる効果を有する。従って、容器壁４に対する接合を容易にできる特性が確保できる。
【符号の説明】
【００４１】
１：ブロー成形金型
２：部品ホルダー
３：連結エレメント
４：容器壁
５：プレフォーム
６：カラー
７：「もみの木状」の抜け防止用襞状外面成形部
８：ピン
９：先端部
１０：尾端部
１１：切断エレメント
１２：切断エッジ
１３：固定突出部
１４：固定凹部
１５：ストッパー
１６：第１の溶融チャンバー
１７：第２の溶融チャンバー
１８：通孔
１９：雌型凹部
２０：分離壁
２１：鋸歯状凹凸表面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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