(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料供給系部材を製造する方法であって、
燃料蒸気の透過を実質的に妨げる遮断層を有してなる多層パリソンを押出ヘッドから押し出し、
該パリソンを分割可能な吹込成形用金型内に封入し、
該パリソンを吹込成形し、該パリソンを冷却して、成形製品を製造し、
該成形製品を前記金型から取り外して、少なくとも１つの遮断不連続区域を有する燃料供給系部材を形成し、
該遮断不連続区域で前記燃料供給系部材上に材料のビードを該燃料供給系部材の外側から熱融着により融着する、
各工程を含み、前記材料のビードが、該ビードを通って燃料蒸気が透過するのを実質的に妨げる少なくとも１つの遮断層を有してなる多層材料を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記成形製品が前記金型から取り外された後に、該成形製品からばりを除去する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記燃料供給系部材が燃料タンクであることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記ビードが、押出ヘッドから押し出された材料より形成されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記ビードが、ロボット誘導アームにより前記遮断不連続区域に配置されることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項６】
前記燃料供給系部材がポリマー製取付け具を備え、該取付け具が１つの遮断不連続区域を有してなることを特徴とする請求項１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の分野
本発明は、燃料供給系部材、特に、吹込成形技法を用いて製造される燃料タンク等のようなプラスチック構造物に関する。本発明は、特に、炭化水素蒸気が完成した構造物を通って透過するのをさらに妨げるために、そのような吹込成形された燃料供給系部材をシールするための構造物および方法に関する。
【０００２】
発明の背景
ガソリンのような炭化水素含有燃料は、内燃機関にとって最も一般的なパワーソースである。ガソリンは、通常燃料タンクに入れられて、乗物により運搬されなければならない。従来、燃料タンクは金属から製造されてきた。しかしながら、ごく最近は、プラスチック樹脂、一般には、ポリエチレンから製造された燃料タンクについて多くの研究が行われてきている。ポリエチレンは、吹込成形技法を用いて容易に成形できるという点で、タンクのような燃料供給系部材を製造するための非常に適した材料である。しかしながら、燃料タンクのような燃料供給系部材の壁がポリエチレンのみから製造されている場合、燃料蒸気がその壁を透過できることが分かった。適切な抗透過性を提供するために、そのような燃料供給系部材のためにより複雑な壁構造物が開発されてきた。ここに引用する、1998年11月17日に出願された、本出願人の同時係属の米国特許出願第09/192,295号明細書には、多層導管が論じられている。そのような導管は、吹込成形技法を用いて容易に製造できる。
【０００３】
吹込成形技法において、押出ヘッドからパリソンが押し出される。このパリソンは、通常、所望の部品を製造するための正確な量のパリソンが押し出されるので、押出ヘッドから垂直に吊り下げられる。パリソンは、吹込成形用金型の開放部分の間に配置される。次いで、吹込成形用金型がパリソンの周りに閉じられ、パリソンは頂部と底部で挟んで締め付けられる。都合よい構造物、一般に、吹込成形用針がパリソンの壁を貫通し、圧力が加えられて吹込ガスがパリソンの内部に導入される。その段階で熱く、まだ流動可能なパリソンは、吹込ガスにより外側に膨張されられ、成形金型のキャビティ形状が、吹込成形された部品の外部形状を決定する。次いで、吹込成形された部品は、金型キャビティの形状に合うように延伸されるのでパリソンがある程度薄くなるが、部品の大きさの周りに実質的に均一な壁厚を有する。
【０００４】
プラスチック成形された燃料タンクは、今では、透過を調節するためのある手段を含むことについて商業的に満足できることが証明されている。一般に、透過は、多層パリソンおよび壁構造物に組み込まれるエチレンビニルアルコールコポリマー（ＥＶＯＨ）の層のような遮断層により調節される。一般に、ＥＶＯＨ層を接着するために、遮断層が押出ヘッドから押し出されるときに、ＥＶＯＨ層の両側に接着剤が施される。一般に、この接着剤は、ＥＶＯＨ層をポリエチレンの外側層およびポリエチレンの内側層に取り付ける。これらのポリエチレン層のいずれかまたは両方は、バージン材料または再生ポリエチレン材料のいずれを含んでもよい。条件により要求された場合、燃料供給系部材の内側層を、電気を伝導するように改良してもよい。これにより、燃料供給系部材内に貯蔵される燃料内またはその周りに生じるであろう静電気を逃がすための電気的通路を与えるのに役立つ。様々な層の全てを同時にマルチチャンネル押出ヘッドに通して押し出して、成形の準備ができているパリソンを製造する。
【０００５】
上述した型のタンクは極めて満足なものであると証明されているが、燃料供給系部材、特にガソリンタンクから燃料蒸気が透過する可能性をさらに減少させることが引き続き必要とされている。成形操作中に生じるピンチオフ区域が燃料透過の源となるかもしれないことが発見された。これは、喰切りプロセス中またはばりを除去するその後のプロセス中の遮断層の露出または割れ目のために生じる。
【０００６】
燃料蒸気が透過する別の区域は、フランジ、パイプのニップル、送出ユニットフランジ、燃料ポンプフランジ等のようなタンクに取り付けられる他の燃料供給系部材を通るものである。フランジがポリエチレンもしくはタンクまたは燃料供給系部材に熱融着できる他の材料から製造された場合、そのフランジ自体が、タンクの遮断性質を不連続にし、よって、燃料蒸気が透過する通路を与えるであろう。
【０００７】
したがって、燃料蒸気の透過をさらに妨げるようにより十分にシールされた、さらに改良された燃料供給系部材を有する必要がある。
【０００８】
本発明のある態様によれば、乗物用の燃料供給系部材は、壁構造物であって、壁構造物の少なくとも一部が、燃料蒸気が燃料供給系部材の壁構造物を通って透過するのを妨げる遮断層を含む壁構造物から構成される。この燃料供給系部材は、遮断が不連続となる少なくとも１つの区域を有する。燃料供給系部材は、炭化水素の蒸気が透過するのを妨げる材料から構成されたビードを含み、このビードが遮断が不連続となる区域の上に重なる。壁構造物の外側層およびビードの少なくとも一部は、遮断が不連続となる区域の上でビードを壁構造物にシールするための補足的な熱融着できる材料から構成される。
【０００９】
本発明の別の態様において、炭化水素燃料を貯蔵するまたは搬送するための、遮断が不連続となる区域を含む部材において、燃料蒸気が透過するのを妨げる方法は、この部材の遮断が不連続となる区域を漏れ止めビードで被覆する工程を含む。この漏れ止めビードは、燃料蒸気が通って透過するのを妨げる遮断要素を含む。
【００１０】
本発明のさらなる態様において、本発明は、燃料供給系部材を製造する方法であって、押出ヘッドから多層パリソンを押し出す工程を含み、このパリソンが、燃料蒸気の透過を実質的に妨げる遮断層を含んでいる方法を提供する。このパリソンは、分割可能な吹込成形用金型内に閉じ込められる。パリソンは、吹込成形され、冷却されて、成形製品が製造される。成形製品は、金型から取り出される。完成した成形製品は、遮断が不連続となった少なくとも１つ区域を有する。材料のビードが、遮断が不連続となった区域で成形製品上に配置される。このビードの材料は、燃料蒸気がビードを通って透過するのを実質的に妨げる遮断特性を持つ。
【００１１】
本発明は、本発明の好ましい実施の形態を示す以下の図面を参照して、より明白に理解されるであろう。
【００１２】
図１は、一般的な吹込成形法における部材の一般的な配置を示す。吹込成形用金型10は、相補的な金型部分12および14から構成される。金型部分12および14は、図１に示したように、開放位置から、図２に示す閉じた位置まで、水平方向に可動である。金型部分12および14が開放位置にあるときに、パリソン16が押出ヘッド（図示せず）から押し出される。パリソンは、押出ヘッドから実質的に垂直に垂れ下がる。パリソンが押し出され、適切な長さとなったときに、金型部分12および14が閉じられる。その閉じられた形態が図２に示されている。
【００１３】
図２を参照する。20として金型10の上に図示されたパリソンの小さな部分があるのに留意されたい。22で示される金型を超えて延在する少量のパリソン材料もある。一般的な吹込成形を行うために、パリソンは、気密エンクロージャを形成しなければならない。したがって、金型部分12および14は、その区域をきつく挟む。挟まれる区域は、一般に、金型部分12および14の上側および下側の部分に実質的に隣接して生じるが、パリソンの形状、並びに金型部分12および14の構成部材であってもよいスライドのような他の移動部材に応じて、パリソンのどこに生じてもよい。本発明を簡潔に説明する目的のために、生じるパリソン16の唯一の挟まれる区域は、図２に示した金型10の上側および下側の表面に実質的に隣接しているものとする。
【００１４】
パリソン材料を冷却する際に、金型部分12および14は再度、図１に示したように開放位置に動かされ、完成した成形部品が金型から取り出される。図３は、図１および２にしたがって製造されるであろう燃料タンクを示している。30により示された燃料タンクは、上側表面32と、側壁34および36とを有する。
【００１５】
パリソンが挟まれる区域において、表面32の基準面から直立した材料の隆起部がある。この材料の隆起部は40により示される。材料の隆起部40は、全上側表面32に実質的に亘って延在していてもよい。
【００１６】
燃料タンク30は、上側表面32のほぼ反対にある下側表面も有する。この表面は図３では見えないが、壁34に隣接するその表面の縁は見えている。42により示されるように、ピンチオフされた材料の隆起部もある。隆起部42は、燃料タンク30の底面に実質的に沿って延在する。
【００１７】
隆起部40および42は、実質的に同じである。それらの隆起部は、形状は金型の特徴および金型の各片割れ間の分割線の位置により決定されるので、同じ形状を有する必要はない。これらの隆起部は、燃料タンクの頂部と底部で同じである必要はない。一般的であって、必ずというものではないが、隆起部40および42は、「ばり」と称され、過剰な材料を切り落とすことにより除去される。
【００１８】
隆起部40および42は、燃料タンク30から燃料蒸気が透過して失われる可能性のある部位であることが分かった。透過は、燃料タンク30が単にポリエチレンから製造されている場合、燃料タンク30の壁を通って生じ得る。遮断層を含む多層パリソンを使用することにより、燃料タンクからの透過損失は、適切な遮断層の特性を有さない材料から製造された燃料タンクと比較して、実質的に妨げられる。しかしながら、隆起部40および42は、ばりの除去中または金型10内で製造されているときに生じるタンク内の問題となる区域である。これは、パリソン材料が挟まれる区域中に流動しなければならず、隆起部40および42を形成する挟み操作中、もしくは金型10から取り外された後に部品30に一般に行われるばり除去段階中のいずれかに遮断層が破断されるかまたは空気に露出されるかもしれないからである。
【００１９】
遮断層が破断または除去のために不連続となれば、炭化水素蒸気がポリエチレンに沿って、遮断層が破られた区域を通って外に通過する狭い通路ができる。ポリエチレンは、どのような液体の通過も止めるが、炭化水素蒸気の透過を十分には妨げない。
【００２０】
遮断層自体が破られなかったとしても、多層燃料タンクの外側材料の連続性は、遮断層が空気に露出されるという点で、ばり除去プロセスの最中になくなるであろう。ＥＶＯＨのような材料の遮断層が周囲空気に一旦露出されたら、遮断層は、空気から水分を吸収する。周囲空気から水分を吸収する際に、ＥＶＯＨの遮断性質は低下し始める。最終的に、遮断層には許容される遮断性質がなくなり、燃料蒸気が、ポリエチレンおよび低化した遮断材料を通って透過できるようになる。遮断層が破れたまたは露出されたこれらの区域は、ここでは、遮断不連続区域と称される。
【００２１】
図４は、燃料タンク30が金型10から取り外された後の、隆起部40を通る拡大断面図を示している。この図において、ポリエチレンの内側層および外側層が、それぞれ、46および48と示されている。ＥＶＯＨ遮断層は50で示され、一方で、接着層が52および54で示されている。隆起部40の頂点部60の近辺に、遮断不連続区域があるのが観察される。図４に示したように、隆起部40は、頂点部60を通って、遮断層により妨げられていない透過経路を与える。
【００２２】
図５は、頂点部60の近辺に破断された隆起部40を封止するための手段を示している。図５において、隆起部40上に重なっている漏れ止めビード70が示されている。漏れ止めビード70は隆起部40を封止するように働く。漏れ止めビード70の目的は、破断された遮断層50の機能の代わりをすることにある。これを行うために、漏れ止めビード70は、それ自体で適切な遮断性質を与えなければならない。さらに、漏れ止めビード70は、頂点部60での遮断の破断された部分の両側で燃料タンク30にシールされている。71および73で示される小さな空隙が、隆起部40の両縁に存在してもよい。ビードが遮断不連続区域の上に重なり、ビードが隆起部40の両側でタンクの壁30に熱融着されている。
【００２３】
漏れ止めビード70は、それ自体が、多層押出物であってもよい。これが図６に示されている。燃料タンク30が構成された材料と同様に、漏れ止めビード70は、バージンポリエチレン、再生ポリエチレンまたは混合物のいずれであってもよいポリエチレン材料72の内側層を有していてもよい。これの後に、内側接着層74、ＥＶＯＨまたは他の遮断層76、外側接着層78および、ここでもバージンポリエチレン、再生ポリエチレンまたは混合物のいずれであってもよいポリエチレンの外側層80が続く。次いで、漏れ止めビード70のポリエチレンの内側層72および／または外側層80は、シールを構成するためにタンク30の外側ポリエチレン層にヒートシール可能である。
【００２４】
バリヤのための代わりの材料が図７に示されている。図７に示された漏れ止めビード90は、それ自体が遮断性である材料から構成され、したがって、多層材料である必要はない。SELAR RBの商標でデュポン社より販売されている樹脂のような材料が、プラスチック製燃料タンクのための遮断樹脂として今では販売されている。デュポン社より販売されている遮断樹脂は、ナイロンコポリマーおよびナイロンのための特許接着剤並びに高密度ポリエチレンのペレットブレンドであると言われている。このSELAR材料は、ビードを通っての蒸発放出を減少させるための要求される遮断性能を与える。さらに、SELAR材料は、ポリエチレンへの熱溶接に適合している。
【００２５】
最も都合よくは、漏れ止めビードは、可撓性導管102に接続されていてもよい押出ヘッド100（図８参照）によりどのようなばりも除去された後に隆起部40および42に施される。押出ヘッド100は、隆起部40および42の上に実質的にＶ形のスロット104を通して漏れ止めビード70または漏れ止めビード90を押し出す。押出ヘッドは、ばり除去プロセスが完了した後に、隆起部40および42の上にビードを載せるためにロボット制御されたアーム106により動かされる。
【００２６】
漏れ止めビードがSELARのような生来の遮断材料の形態にある場合、SELARを押出ヘッドに運ぶ１つの導管を用いてもよい。図６に示したような多層材料を用いるべき場合、多層押出しのためのヘッド100を設けなければならない。ヘッド100のための材料は、導管102により供給されても、またはその材料は、スティック状のバーに予備成形され、グルースティックを用いたグルーガンと似た様式で、スロット104に供給されてもよい。
【００２７】
本発明はここに、上側および下側表面に形成されたピンチオフすなわちビードを有する燃料タンク30に関して論じてきたが、この技術は、多層構造物の遮断性質が断たれているどのような区域にも適用できる。これは、パリソン材料が、スライドまたは金型部分の他の副部材を動かすことにより挟まれる場所、または遮断層がばり除去操作等の最中に他の様式で破られる場所で生じるであろう。また、破られた区域は、遮断性質を有する部材に別の取付け具が取り付けられるときに生じるかもしれない。
【００２８】
このことが生じる例は、要求された遮断性質を有する燃料タンクが製造された場合であるかもしれない。しかしながら、その例は、製造後、そのタンクにいくつかの孔が切り込まれていることであるかもしれない。そのような孔は、燃料送出装置を配置するため、またパイプニップル、ロール・オーバー・バルブおよび燃料供給系部材、特に、燃料タンクにしばしば関連付けられる他の同様の取付け具を配置するためであろう。一般に、そのような他の取付け具が燃料タンクに組み込まれる場合、孔の必要サイズが切断または孔開けされるか他の様式でタンクに形成される。燃料供給系の取付け具、例えば、パイプニップルは、タンクに溶接される。タンクのパイプニップルは、タンクに溶接するためのフランジを有していてもよい。パイプニップルは、ナイロンのような十分な遮断性質を有する材料から製造されてもよいが、パイプニップルを溶接するのに使用すべきフランジは、タンクの材料に融着するのに熱的に相溶性でなければならない。そのような場合、標準的なポリエチレンに、並びにナイロンのような他の重合性材料に溶接可能な改質ポリエチレンを使用することが知られている。
【００２９】
図９は、タンク30へのパイプニップルの接続を断面で示している。孔110が、120で示されるパイプニップルと繋がるためにタンクの壁に形成された。パイプニップル120は、都合よくは、ナイロンまたは可撓性導管がパイプニップル120の端部122にきつく留められるようにクリープ抵抗性である他の材料から形成される。図９に示したタンク30は、先に論じたように、多層押出しにより形成されてもよい。したがって、タンク30は、タンク30の壁を通って炭化水素蒸気の通過を妨げる、図９に示されていない遮断層を含む。タンク30は、ポリエチレン材料からなる外側層を有していてもよい。ナイロン製のパイプニップル120をタンク30に接続するために、ワッシャー形フランジ要素130が形成される。フランジ要素130は、孔110と同じ寸法と形状のものであっても、またはパイプニップル120の形状により要求されるように異なっていてもよい中央開口132を有する。好ましくは、フランジ要素130は、改質ポリエチレン材料から形成される。改質ポリエチレン材料は、パイプニップル120のナイロンおよび多層タンク30の外側表面の両方に溶接される。
【００３０】
図９に示した形態において、燃料蒸気は、タンク30の壁にある孔110を通って上方に通過できる。次いで、燃料蒸気は、開口部132でフランジ要素130に進入して、図９において水平にフランジ要素130を通って移動できる。これにより、燃料蒸気が、フランジ要素130を通って透過するための別の通路が与えられる。
【００３１】
燃料蒸気がフランジ要素130を透過するのをさらに妨げるために、漏れ止めビード140がフランジ要素130の上に配置される。漏れ止めビード140は上述した漏れ止めビード70または漏れ止めビード90と同様である、すなわち、漏れ止めビード140は、漏れ止めビード70のような遮断層を含む多層材料から形成されても、または漏れ止めビード90と同様な固有の遮断特性を有する材料から形成されてもよい。
【００３２】
フランジ要素130は、タンク30に関して、遮断不連続区域を示す。漏れ止めビード140は、遮断不連続区域の上に重なり、フランジ要素130により示される遮断不連続区域を通って炭化水素蒸気が通過するのを妨げる。
【００３３】
図９において、遮断不連続区域は、別体となっているフランジ要素130の形態で示されている。様々な他の種類の遮断不連続が、一体フランジまたはタンク30に何かを取り付けるのに用いられる他の同様の構造物の形態で存在するであろう。各々の場合、タンクに加えられる燃料供給系部材は、どのような形態の遮断層も含まない部分を少なくとも１つ含む。各々の場合、その部分は、遮断不連続区域を示す。燃料蒸気の透過は、遮断不連続区域を覆うようにそのような部材またはそのような部材の重大な部分の上に被せることにより妨げることができる。
【００３４】
ビード140は、図８に示した機構を用いて配置してもよい。図８において、ビード140は、材料がそこを通って押し出されるＶ形スロット104を有するものとして示されている。Ｖ形スロットは、図４、５、６および７に関して論じたように、継目等を覆うのに特に適している。しかしながら、漏れ止めビードにより覆われるべき遮断不連続区域の形状および寸法に応じて、スロット104について他の形状を用いてもよい。図９に示したように、漏れ止めビードは、Ｖ形である必要はなく、不連続区域により表される燃料蒸気が透過する容易な通路をなくすために必要な遮断性質を有する構造物にビードの縁が融着される限り、どのような都合のよい形状を有していてもよい。
【００３５】
本発明は、実例を示すのみである本発明の好ましい実施の形態に関してここに論じてきた。本発明の全範囲は、特許請求の範囲に提示されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】  金型を閉じる前のパリソンおよび吹込成形用金型の一般的な配置の側面図
【図２】  金型が閉じられた後の図１の金型およびパリソンの側面図
【図３】  図１および２の金型内で製造されるであろうガソリンタンクの斜視図
【図４】  ピンチオフの区域における多層構造を示す図３のガソリンタンクのピンチオフ部分の拡大断面図
【図５】  本発明によりシールされたピンチオフの断面区域を示す図４に類似の図
【図６】  本発明の実施の形態によるガソリンタンクのピンチオフのシールされた部分の図４に類似の図
【図７】  本発明の別の実施の形態を示す図６の類似の図
【図８】  本発明による漏れ止めビードを施す装置の斜視図
【図９】  本発明のさらなる実施の形態の断面図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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