吹塑成形用模具装置、使用该吹塑成形用模具装置的树脂制中空体的制造方法和用该制造方法制造的树脂制中空成形体

摘要

本发明提供一种树脂制中空成形体的制造方法，在该方法中，在吹塑成型的中空成形体的内部安装规定部件时，能够简单地进行安装，即使制造内部收纳有挥发性液体的车辆燃料箱那样的中空成形体，对气体成分的阻隔性也良好。通过吹塑成型使被挤出为管状的热塑性树脂的型坯(6)膨胀后，暂且将模具(2、4)分开，然后将规定部件(32、34)安装在模具(2、4)内，再次使分割面接合，得到中空成形体的制品。

说明书

技术领域

本发明涉及一种吹塑成形用模具装置、使用该吹塑成形用模具装置的树脂制中空体的制造方法以及用该制造方法制造的中空成形体，特别涉及一种车辆燃料箱。

背景技术

作为汽车用燃料箱，由于轻量化的要求，已经取代金属制而提供树脂制的燃料箱，这种树脂制燃料箱通过对聚乙烯等热塑性树脂进行中空吹塑成形而得到。一般来说，树脂材料比金属更容易透过汽油等挥发成分，所以通常在内层或中间层中设置EVOH、尼龙等透过性低的阻隔层(barrier layer)，已经提出了将聚烯烃和阻隔材料层进行多层成型而获得的树脂制的箱(专利文献1、专利文献2)。

一般而言，在汽车的燃料箱的外部安装有用于从外部供给燃料的供油口和用于回流来自发动机的剩余燃料的返回通路部件等。另外，为了防止由于液体燃料的摇晃而产生的异常噪声，在箱内还设置有消波板等。

在利用树脂成型这种需要在中空体的内部组装部件的汽车燃料箱等时，以往，在利用吹塑成型将油箱外形定形以后，在该中空成形体上穿设孔，在该孔上安装规定的部件。所以，以往的制造方法需要开孔的工序，存在作业工序数量增加的问题。

另外，由于树脂材料比金属更容易透过挥发成分，所以，在用于燃料箱用途时，设置有EVOH(乙烯-乙烯醇共聚物)、聚酰胺等透过性低的阻隔层，但是由于用其它部件形成的部件的内部不具有阻隔层，所以存在汽油等挥发性气体会通过该部件而透过的问题。

在此，可以在后安装的部件中设置阻隔层以防止气体透过，但在该情况下，部件与中空成形体的熔接部分不存在阻隔层，所以阻气性不充分，存在气体会透过的问题。

另外，为了在燃料箱等中空成形体的内部设置消波板，可以使箱壁自身向内侧凹陷、将该凹陷的壁部分作为消波板，但在该情况下，因为凹陷的部分壁厚变薄，所以必须提高整体的壁厚，存在招致重量增加的问题。

另外，专利文献2中，提出了一种将注射成型的对分体相互对接并使其熔接而形成的树脂制燃料容器。但是，专利文献2的发明，课题是通过中空吹塑成型形成的中空体的壁厚不均匀，涉及形成壁厚均匀的注射成型体、并将其接合以形成中空体的方法。并没有公开在对分体内部安装部件或进行完内面的修饰或加工后进行接合以获得一体化的中空体的技术思想。另外，因为将分开成型的对分体在以后进行一体化，所以，需要将最内层作为阻隔层，使得阻隔层在接合面上不被中断。在对中空成形体施加落下冲击时，受到最大应力的最内层容易被破坏，而由于EVOH和聚酰胺通常比聚烯烃的耐冲击性差，所以将最内层作为阻隔层的结构是不利的。另外，需要注射成型对分体、使其从模具中脱离、使对分体相对后将焊接部加热熔融、对接后接合的多个工序。由于需要将注射成型的分体的熔接部再次加热以使其熔融，所以能量效率差。因此，要求使用现有的中空吹塑成型装置制造能够抑制挥发成分透过的中空成形体的方法。

在专利文献3中，公开了一种将挤出的型坯切断的方法。但是，专利文献3的方法需要在吹塑之前切断厚的型坯，所以，特别是由多层构成的型坯，有时难以切断。另外，由于将型坯再次熔接后进行吹塑，所以，熔接部无法吹塑延伸，中空成形体的壁厚不均匀。

专利文献1：日本特开昭55-163134号公报

专利文献2：日本特开平10-157738号公报

专利文献3：日本特开2002-103427号公报

发明内容

本发明鉴于上述的实际情况做出，目的是提供一种：在吹塑成型的中空成形体的内部安装规定部件时，能够简单地安装在规定的位置上，并且可用于成形内部能够收纳挥发性液体的中空成形体的吹塑成形用模具装置。

另外，本发明的目的还在于提供一种适于使用该吹塑成形用模具装置制造气体成分的阻隔性良好的树脂制中空成形体的制造方法。另外，本发明的目的还包括提供一种能够尽可能地防止挥发成分泄露的树脂制中空成形体，特别是车辆的燃料箱。

本发明的吹塑成形用模具装置的特征在于，包括：一对主模具2、4，通过将互相的开口端面2a、4a彼此闭合，在内部构成能够分开的模腔(cavity)；和一对滑动模件12a、12b，其配置在上述一对主模具2、4的外侧，并且其对接部12c、12d在从上述主模具2、4的开口端面2a、4a向外侧突出的第一位置为止或位于开口端面2a、4a内侧的第二位置为止的间隔内进行移动。

根据这样的模具装置，将型坯装填在内部的模腔内，闭模后利用气体使型坯膨胀，然后开模，即可获得中空成形体。

在此，上述滑动模件12a、12b的对接部12c、12d的宽度优选为5mm以下。

只要对接部的宽度在此范围内，开模时就容易将中空成形体分开。

另外，本发明的树脂制中空体的制造方法，通过中空吹塑成形制造树脂中空体，其特征在于，包括：

在能够分开的模具内的模腔中，吹塑成形热塑性树脂的型坯，得到中空成形体的工序(其中，在吹塑成形前，不将型坯切断为2个或更多)；

在能够分开的模具内的模腔中吹塑成形型坯后，打开能够分开的模具，将中空成形体分开的工序；

在被分开的中空成形体的内面安装至少一个部件，和/或对被分开的中空成形体的内面进行装饰的工序；和

将模具闭合，对被分开的中空成形体进行熔接，得到一体化的中空体的工序。

各工序在树脂中空体能够分开和熔接的具有可塑性的温度下进行，优选在热塑性树脂的软化温度以上进行。

进一步，本发明的树脂制中空体的制造方法优选使用上述模具进行。

即，一种使用本发明第一方面所述的吹塑成形用模具装置的树脂制中空体的制造方法，其特征在于，包括：

在上述对接部12c、12d位于从上述开口端面2a、4a向外侧突出的第一位置的状态下，在能够分开的模具内的模腔中，吹塑成形热塑性树脂的型坯，得到中空成形体的工序(其中，在吹塑成形前，不将型坯切断为2个或更多)；

在能够分开的模具内的模腔中吹塑成形型坯后，打开能够分开的模具，将中空成形体分开的工序；

在上述对接部12c、12d位于第一位置或第二位置中的任一位置的状态下，在被分开的中空成形体的内面安装至少一个部件，和/或对被分开的中空成形体的内面进行装饰的工序；和

在上述对接部12c、12d位于上述开口端面2a、4a内侧的第二位置的状态下，将模具闭合，对被分开的中空成形体进行熔接，得到一体化的中空体的工序。

另外，使用上述模具装置的本发明的树脂制中空体的制造方法，其特征在于，包括：

将被挤出为管状的热塑性树脂的型坯6插入一对主模具2、4的模腔内，并且将上述滑动模件12a、12b配置在从上述主模具2、4的开口端面2a、4a突出的第一位置，由此，由该滑动模件12a、12b的对接部12c、12d夹持上述型坯6的型坯夹持工序10；

对在上述型坯夹持工序10中由上述一对滑动模件12a、12b的对接部12c、12d夹持的型坯6，利用来自外部的抽空装置在上述型坯6的外面和上述主模具2、4的内面之间进行抽空的模具内抽空工序15；

在进行上述模具内抽空工序15之前的状态下，或者，在进行上述模具内抽空工序15之后的状态下，或者在进行上述模具内抽空工序15的同时，将气体导入上述型坯6的内部，使上述型坯6膨胀的型坯膨胀工序20；

在上述型坯膨胀工序20中，使上述型坯6的外面与上述主模具2、4的内周面紧贴后，将一对主模具2、4与对分体的中空成形体6a、6b一起进行开模的第一次开模工序30；

在上述第一次开模工序30中互相背离的上述一对主模具2、4的型坯6的内面，安装预先另外形成的规定部件32、34等的部件组装工序40；

在上述部件组装工序40中，在上述主模具2、4内的型坯6的内面组装上述规定部件32、34等后，再次将上述一对主模具2、4闭模的第二次闭模工序50；

使在上述第二次闭模工序50中闭模后的、上述对分体的中空成形体6a、6b彼此的对接面接合的再熔接工序60；和

将在上述再熔接工序60中一体化后的中空成形体制品从上述主模具2、4中取出的二次开模工序70，

在上述滑动模件的对接部12c、12d位于从上述主模具2、4的开口端面2a、4a向外侧突出的第一位置的状态下，进行型坯夹持工序10、模具内抽空工序15、型坯膨胀工序20和第一次开模工序30，

在上述滑动模件的对接部12c、12d位于上述主模具2、4的开口端面2a、4a内侧的第二位置的状态下，进行第二次闭模工序50和再熔接工序60。

根据具有这样的工序的本发明，能够在中空吹塑成型工序中在内部安装部件，因此，不需要用于在成形后安装部件的开孔工序。另外，在部件安装部，阻隔层没有中断，所以能够确保充分的气密性。此外，在型坯膨胀工序中导入的气体优选为压缩空气。

进一步，本发明的中空成形体的特征在于，通过具有上述工序的树脂制中空体的制造方法进行制造。

用这样的方法制造的中空成形体、特别是汽车的燃料箱，阻隔性能充分，能够尽可能地防止富挥发性的气体成分的泄露，并且能够使用现有的吹塑中空成形装置容易地制造。

根据使用本发明的吹塑成形用模具装置的树脂制中空成形体的制造方法，因为没有通过熔接或焊接、将树脂制中空成型体上形成的孔堵住的工序，所以操作性良好。而且，因为没有用于将孔封住的熔接部或焊接部，所以，即使是在中空成形体内收纳透过性高的汽油等的情况下，也能够有效地防止气体成分的泄露。

另外，用这样的方法制造的中空成形体、特别是汽车的燃料箱，质量轻，而且适合于收纳汽油等透过性高的燃料。

附图说明

图1为表示本发明的制造方法的工序的流程图。

图2为作为本发明的制造方法的最初工序的型坯夹持工序的模具配置图。

图3为作为该制造方法的型坯夹持工序的下一个步骤的型坯膨胀工序前期的模具配置图。

图4为型坯膨胀工序后期的模具配置图。

图5为作为型坯膨胀工序的下一个步骤的第一次开模工序和紧接着的部件组装工序的模具配置图。

图6为作为部件组装工序的下一个步骤的第二次闭模工序和紧接着的再熔接工序的模具配置图。

图7为作为再熔接工序的下一个步骤的第二次开模工序的模具配置图。

图8为图3所示的A部的放大图。

符号说明

2、4      模具

6         型坯(中空成形体)

10        型坯夹持工序(第一次闭模工序)

12a、12b  滑动模件

15        模具内抽空工序

20        型坯膨胀工序

22        空气喷嘴

30        第一次开模工序

40        部件组装工序

50        第二次闭模工序

60        再熔接工序

70        第二次闭模工序

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的一个实施例的树脂制中空体的制造方法进行说明。图1为表示本发明的树脂制中空体的制造方法的工序的框图。另外，图2为用于实施该制造方法的模具的截面图。

本发明的树脂制中空体的制造方法本质上是：首先用挤出机将聚乙烯等热塑性树脂塑化，得到管状的型坯后，在型坯未冷却固化时将型坯插入模具内，此后，向型坯内导入空气。然后，使模具暂且背离，利用敞开的空间在模具内的一分为二的型坯(中空成形体)内安装部件后，再次使模具对接，再次熔接，获得制品。

此外，在本说明书中，将利用压缩空气等对管状的型坯进行吹塑后的状态称为中空成形体。

此外，本发明中制造的中空成形体，其用途没有特别限定，例如，为燃料箱。可以是汽车、摩托车、农用车等具有发动机的机器的燃料箱，而且，也可以用于燃料输送容器，特别可以适用于汽车的燃料箱。因此，如图2至图7所示，一个模具2的内面对应于燃料箱底部的形状，另一个模具4的内面对应于燃料箱上部的形状。另外，在模具2、4内，分别枝状地形成有与减压装置连接的空气吸入通路8，构成为通过该枝状的空气吸入通路8，能够大致均等地对模腔内进行抽空。另外，在夹持型坯6的两端部的模具2、4的侧部开口，分别具有为一体的滑动模件12a、12b，这些滑动模件12a、12b通过气缸装置等，能够相对于主模具2、4的开口端面2a、4a移动地安装。

即，滑动模件12a、12b的对接部12c、12d被构成为：能够如图2、图3、图4和图5所示移动至从主模具2、4的开口端面2a、4a向外侧突出的第一位置为止，并且能够如图6和图7所示移动至位于主模具2、4的开口端面2a、4a内侧的第二位置为止。

主模具2、4的咬合部的宽度a没有特别限定，只要是能够将分开的中空成形体接合的宽度均可。

另外，滑动模件12a、12b的对接部12c、12d被形成为尖塔状，宽度逐渐变窄。

另外，如将图3所示的A部放大后的图8所示，滑动模件12a、12b的咬合部12c、12d的宽度b优选为5mm以下，更优选为2～4mm的范围。优选使用于形成咬合部12c、12d的间隙d为10mm以上。

本发明的中空体制造方法中使用的热塑性树脂没有特别限定，通常具有聚烯烃层和选自EVOH或聚酰胺的阻隔层。从保持中空体的机械强度的角度考虑，优选最内层和最外层由聚烯烃构成、中间层具有阻隔层的结构。由于聚烯烃层与阻隔层的粘合性差，所以，优选在两层之间设置改性聚烯烃层以改善粘合性。作为改性聚烯烃层，可举出接枝聚合多元羧酸等极性基单体而形成的聚乙烯。

聚烯烃优选聚乙烯，可以进一步优选使用密度在930～965kg/m³范围内的高密度聚乙烯。优选MFR(熔体流动速率)在0.01～0.1g/10分的范围内、熔点在120～135℃的范围内的聚乙烯。阻隔层树脂优选使用EVOH，例如可以使用由KURARAY株式会社出售的EVAL(注册商标)等。

以下，对利用这样的模具获得汽车燃料箱那样的树脂制中空体的制造方法，进行具体地说明。

本发明的制造方法包括：兼作第一次闭模工序的型坯夹持工序10、对夹持型坯的模具内的空间进行抽空的模具内抽空工序15、使型坯膨胀的型坯膨胀工序20、将一对模具打开的第一次开模工序30、在打开的模具内安装规定部件的部件组装工序40、将上述一对模具再次闭合的第二次闭模工序50、使对分体的管状的对接部再次接合的再熔接工序60、和将熔接为一体的中空成形体作为制品从上述模具中取出的第二次开模工序70。

然后，如图2所示，在最初的型坯夹持工序10中，从未图示的挤出机所具备的模头(die head)以规定长度挤出的管状的型坯6被送入互相打开的一对模具2、4之间。此时，滑动模件12a、12b位于前进位置即第一位置。然后，闭模。由此，如图3所示，管状的型坯6被滑动模件12a、12b的对接部12c、12d夹持。

此外，优选：闭模时型坯6内面的温度，在由聚乙烯层和EVOH层构成的多层型坯的情况下，为190～220℃，例如为210℃，将一对模具2、4和滑动模件12a、12b的温度冷却到5～40℃，优选冷却到10℃左右。

这样，型坯6被夹持在模具2、4之间以后，例如通过嵌入在一个模具4中的空气喷嘴22向型坯6内导入适当的气体、例如压缩空气，使型坯6膨胀，得到中空成形体6。此后，通过从外部驱动减压装置，经过枝状的空气吸入通路8，对模具2、4内部进行抽空。此外，也可以在向型坯6内导入压缩空气的同时对模具2、4内部进行抽空，或者，也可以在进行压缩空气的导入之前对模具2、4内部进行抽空。这样，在型坯膨胀工序20中，如图3所示，只通过滑动模件12a、12b连接，主模具2、4不连接，所以在以后进行开模时，中空成形体6容易分开。

在本发明中，模具内抽空工序15和型坯膨胀工序20的顺序没有限定，可以是相反的顺序，或者可以同时进行。它们的顺序没有任何限定。此外，该模具内抽空工序15取决于制品形状的大小、形状等，在型坯6或中空成形体6不会从模具2、4中脱落时，可以省略。

与被冷却后的模具2、4的内壁面接触的中空成形体6的外周面立即被固化，但中空成形体6的内周面一侧还处于熔融状态。在这样的环境温度下，如图4所示，燃料箱的形状被大致定形。此外，该压缩空气的导入时间因压缩泵的喷出量和箱的容量而不同，通常为5秒～45秒左右，优选为30秒左右。压缩空气的压力通常为3～15kg/cm²，优选为4～6kg/cm²。通过兼作第一次闭模工序的型坯夹持工序10、和使型坯膨胀的型坯膨胀工序20，将挤出至模具内的型坯成型为模具形状的方法是公知的，例如日本特开2004-160719号公报中记载的方法。

这样向型坯6内导入压缩空气、使其膨胀后，如图5所示，暂且将模具2、4进行开模。模具内抽空一直持续到再熔接工序为止，以防止已经被赋形的中空成形体6从模具2、4中脱落。在这样的模具2、4的第一次开模工序30中，中空成形体6的外表面通过已冷却的模具2、4而大致被固化，而中空成形体6的内周面为半熔融状态，所以，如果使模具2、4互相背离，则中空成形体6也被分离为对分体。在该开模时，中空成形体6仅被滑动模件12a、12b的对接部12c、12d夹持，所以容易分开。此外，在中空成形体6的对分体的分开不容易进行时，为了使分割面不固化，可以将滑动模件12a、12b的温度设定为比主模具2、4的温度高，例如优选设定为80～100℃左右。或者，也可通过刀具等促进分割面的切断。

另一方面，如图5所示，在以后工序中在燃料箱内设置的阀32、或者防止产生异常噪声的消波板34等其它部件，预先另外形成。这些其它部件32、34等另外形成以后，通过在其它地方预先载置在加热器等上，可以使其与燃料箱的接触面一侧成为熔融或半熔融状态，然后，预先准备好这样使接触面变成熔融状态的阀门32和消波板34等以后，插入被分开的模具2、4的内部，配置在中空成形体6的规定的位置上。

此外，在进行该部件组装工序40时，除了组装部件以外，可以对中空成形体6的内面进行例如涂布涂布剂、产生凹凸、形成图案等内面装饰。

如图5所示，在被分开的中空成形体6a、6b的规定位置上设置内部装饰部件32、消波板34等后，使滑动模件12a、12b后退，再次闭合模具2、4。这样，以后要进行的再熔接工序60的再接合准备工作完成。

如图6所示，在再熔接工序60中，模具2、4之间被闭合，再次导入压缩空气。此时，使滑动模件12a、12b后退到上述的第二位置。从该中空成形体6被挤出开始直到在第二次闭模工序50中闭模并再次导入压缩空气为止的时间，优选为尽可能短的时间。为了中空成形体6保持熔融状态进行接合，优选为100秒以内。只要时间短，就可以在中空成形体内面被冷却前进行再接合，所以，可较高地保持本体的再接合部的熔接强度。另外，可以在中空成形体内面处于熔融状态的期间在内部安装阀32、消波板34等，因而能够可靠地进行一体化。然后，如图7所示，中空成形体6被冷却以后，将模具2、4再次开模，可以由模具内部得到树脂制的燃料箱。

这样，根据本发明，到此为止，在吹塑成形以后不需要开孔的操作，所以操作性良好。而且，由于使对分体的中空成形体彼此完全地再接合，所以能够较高地保持中空成形体本体的接合强度。另外，在接合面上，阻隔层彼此如图6所示进行接合，所以能够可靠地防止气体泄露。

这样的树脂制燃料箱通常具有由聚烯烃构成的层和EVOH、尼龙等阻隔层，优选由6层结构的树脂构成。即为HDPE(高密度聚乙烯)、再循环树脂、粘合层(例如马来酸等极性单体共聚而形成的聚烯烃)、EVOH(乙烯-乙烯醇共聚物)、粘合层(例如马来酸等极性单体共聚而形成的聚烯烃)、和HDPE(高密度聚乙烯)，各自的厚度比可适当改变，例如为13、40、2、3、2、40％。所谓“再循环物质”是指成型后被回收的树脂制燃料箱的废料(溢料)。准备6种这样的树脂，分别利用挤出机将它们各自挤出，层状的树脂彼此在熔融状态下接触，所以能够得到一体的6层结构的中空成形体6。

对上述的从最外层依次为HDPE/再循环树脂/粘合层/EVOH/粘合层/HDPE构成的6层结构的多层吹塑成型体的制造方法进行具体地说明。此外，这是表示本发明的方式的一个例子，本发明的技术思想不限定于本例。

高密度聚乙烯使用密度为950kg/m³、MFR为0.03g/10分、熔点为131℃的聚乙烯。阻隔层树脂使用由KURARAY株式会社出售的乙烯-乙烯醇共聚物EVAL(注册商标)。粘合层使用极性单体马来酸共聚形成的聚烯烃[三井化学株式会社生产的ADMER(注册商标)]。

将多层型坯挤出至模具后，进行第一次闭模工序。使闭模时型坯6的温度为200℃。将一对模具2、4冷却到10℃左右。使滑动模件12a、12b的温度为80℃。

型坯6被夹持后，通过空气喷嘴22向型坯6内导入压缩空气，使型坯6膨胀，得到中空成形体6。导入时间为30秒左右。

向型坯6内导入压缩空气使其膨胀后，为了防止被赋形的中空成形体6从模具2、4中脱落，一边对模具2、4内进行抽空，一边将模具2、4暂且开模。由此，中空成形体6分离为对分体。

被分开的中空成形体6的内面处于熔融状态，在此，将预先已对粘合面进行加热熔融的消波板34等其它部件配置在中空成形体6的规定位置上，进行安装。

使滑动模件12a、12b后退，再次闭合模具2、4。将模具闭合后，再次导入压缩空气，进行再熔接工序60。从该型坯被挤出开始直到在第二次闭模工序中闭模并再次导入压缩空气为止的时间为50秒。此时，型坯内面的温度为160～190℃左右。另外，闭模压力为150000kg/cm²，时间为60秒。在该再熔接工序中，能够得到最内层的聚乙烯被完全接合、作为阻隔层的EVOH层也被接合、较高地保持本体的接合强度、并且防止挥发成分透过的中空成形体。

以上对本发明的制造方法进行了说明，但本发明丝毫不受上述实施例限定。例如，在上述例子中，对应用于汽车燃料箱的例子进行了说明，但即使是其它的例子，也可以同样地制造中空成形体。