中空樹脂成形品の製造方法
【課題】 強度・剛性を充分有する、製造が容易な中空樹脂成形品の製造方法が課題である。
【解決手段】熱可塑性合成樹脂製の中空樹脂成形品１において、中空樹脂成形品は、アッパーシェル部１０とロアシェル部２０それぞれ射出成形により分割して別々に成形する。そのアッパーシェル部１０とロアシェル部２０のそれぞれの開口周縁部１１、２１が融合されているとともに、接合面の温度が、アッパーシェル部１０とロアシェル部２０を構成する合成樹脂の結晶化温度よりも５０℃高い温度から結晶化開始温度までの間に下がった時点で、圧接の圧接圧よりも高い圧力で開口周縁部１１、２１を圧縮してアッパーシェル部１０とロアシェル部２０の開口周縁部１１、２１を溶着した中空樹脂成形品の製造方法である。
【解決手段】熱可塑性合成樹脂製の中空樹脂成形品１において、中空樹脂成形品は、アッパーシェル部１０とロアシェル部２０それぞれ射出成形により分割して別々に成形する。そのアッパーシェル部１０とロアシェル部２０のそれぞれの開口周縁部１１、２１が融合されているとともに、接合面の温度が、アッパーシェル部１０とロアシェル部２０を構成する合成樹脂の結晶化温度よりも５０℃高い温度から結晶化開始温度までの間に下がった時点で、圧接の圧接圧よりも高い圧力で開口周縁部１１、２１を圧縮してアッパーシェル部１０とロアシェル部２０の開口周縁部１１、２１を溶着した中空樹脂成形品の製造方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、別々に分割して射出形成されたアッパーシェル部とロアシェル部を合体させて溶着し形成された、熱可塑性合成樹脂製の中空樹脂成形品の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車用燃料タンク等の大型の中空樹脂成形品は、中空体を成形することの容易性からブロー成形方法が多く用いられてきた。ブロー成形方法では、溶融した合成樹脂のパリソンを円筒状にして上から押出して、そのパリソンを金型で挟みパリソン中に空気を吹き込み、中空樹脂成形品を製造していた。
【０００３】
しかし、この方法では、自動車用燃料タンクのような大型の中空樹脂成形品の場合は、パリソンの全体の重量が大きくなり、また、自動車用燃料タンクのような強度が必要な場合に、強度増加のため厚肉の中空樹脂成形品を製造するときにもパリソンの重量が増加して、溶融状のパリソンを成形機の上部から金型に入れるときに下方に垂れるため、上部の肉厚が下部の肉厚よりも薄くなる場合があった。
また、複雑な形状をした製品の場合は、パリソンを金型内で膨張させたときに、パリソンの膨張の割合が製品の部位によって異なる場合があり、製品の肉厚にバラツキが生じる場合があった。
【０００４】
また、ブロー成形製の中空樹脂成形品は、中空樹脂成形品内にポンプやバルブ等の付属品を取付けることも困難であり、リブや梁等を設けることも難しく、さらに、パリソンの膨張の割合が製品の部位によって異なる場合があり、タンクの肉厚にバラツキが生じる。従って、肉厚管理、品質管理に多大な労力を要していた。
そのため合成樹脂製中空体を上下に分割して、アッパーシェル部とロアシェル部をそれぞれ別に射出成形等により成形して、その後そのアッパーシェル部とロアシェル部の開口周縁部を溶着して中空樹脂成形品を形成する方法もある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
このような、アッパーシェル１１０とロアシェル１２０を融合する方法においては、例えば、図７の（ａ）と（ｂ）に示すように、アッパーシェル１１０とロアシェル１２０のそれぞれの開口周縁部１１１、１２１に形成したフランジ部１１２、１２２の対抗面を加熱し溶融させ、その後、押さえ治具４０でフランジ部１１２、１２２を圧接して、融合させていた。
【０００６】
しかし、熱板と押さえ治具４０で開口周縁部１１１、１２１を溶着する場合は、フランジ部１１２、１２２を押さえると、図７の（ｃ）と（ｄ）に示すように、溶融した合成樹脂が中空樹脂成形品の内部方向に流出して、凸状部を形成する。この凸状部は先端が、開口周縁部１１１、１２１の溶着界面で分かれて、ノッチ状の凹部を形成する（例えば、特許文献２参照。）。
【０００７】
このノッチ状の凹部は、中空樹脂成形品に、衝撃が加わった場合に衝撃が集中し、中空樹脂成形品の溶着強度を低下せしめていた。
また、溶着する、開口周縁部１１１、１２１の充分な勘合のためには、高い寸法精度が必要であった。
【特許文献１】特開平１１−３４１８０号公報
【特許文献２】特開２０００−１１７８３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このようにアッパータンクとロアタンクを別々に形成した場合に、強度・剛性を充分有する、製造が容易な中空樹脂成形品の製造方法が求められていた。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の本発明は、アッパーシェル部とロアシェル部をそれぞれ別々に金型で射出成形し、アッパーシェル部とロアシェル部の開口周縁部を合体して一体的に接合して形成する熱可塑性合成樹脂製の中空樹脂成形品の製造方法において、
アッパーシェル部とロアシェル部の開口周縁部の接合面は、それぞれその合成樹脂の融点を大きく上回る温度まで加熱されて溶融された後、相互に接合され、圧接して保持し、
接合面の温度が、アッパーシェル部とロアシェル部を構成する合成樹脂の結晶化温度よりも５０℃高い温度から結晶化開始温度までの間に下がった時点で、圧接の圧接圧よりも高い圧力で開口周縁部を圧縮してアッパーシェル部とロアシェル部の開口周縁部を融合した中空樹脂成形品の製造方法である。
【００１０】
請求項１の本発明では、アッパーシェル部とロアシェル部をそれぞれ別々に金型で射出成形し、アッパーシェル部とロアシェル部の開口周縁部を合体して一体的に接合して形成する。このため、アッパーシェル部とロアシェル部とを別々に射出成形で成形して、寸法精度の高い、強度の強いアッパーシェル部とロアシェル部を得ることができる。また、成形する中空樹脂成形品の形状の自由度が大きく、内部に補強リブや内蔵部品等を取付けることが容易にできる。
【００１１】
アッパーシェル部とロアシェル部の開口周縁部の接合面は、それぞれその合成樹脂の融点を大きく上回る温度まで加熱されて溶融された後、相互に溶融状態で接合され、圧接して保持して、溶着される。このため、アッパーシェル部とロアシェル部のそれぞれの開口周縁部を加熱し溶融した溶融状態で圧接して保持することにより接合界面が溶融状態で一体となり、均質な状態とすることができ、冷却固化において開口周縁部を均一で強固に一体的に接合することができる。接着剤等が不要であるため、製造が容易である。
【００１２】
接合面の温度が、アッパーシェル部とロアシェル部を構成する合成樹脂の結晶化温度よりも５０℃高い温度（好ましくは３０℃高い温度から）から結晶化開始温度までの間に下がった時点で、圧接の圧接圧よりも高い圧力で開口周縁部を圧接してアッパーシェル部とロアシェル部の開口周縁部を融合した。このため、アッパーシェル部とロアシェル部の開口周縁部において、外側から圧接することにより、さらに接合界面が高密着化して、強固に接合することができる。
【００１３】
請求項２の本発明は、接合面の温度が、アッパーシェル部とロアシェル部を構成する合成樹脂の結晶化温度よりも５０℃高い温度から結晶化開始温度の間に下がった時点で、圧接圧よりも高い圧力で開口周縁部を圧縮して、融合された開口周縁部の内面に、内部方向に滑らかに凸状部を形成した中空樹脂成形品の製造方法である。
【００１４】
請求項２の本発明では、接合面の温度が、アッパーシェル部とロアシェル部を構成する合成樹脂の結晶化温度よりも５０℃高い温度（好ましくは３０℃高い温度）から結晶化開始温度までの間に下がった時点で、当初の圧接圧よりも高い圧力で開口周縁部を圧縮して融合された開口周縁部の内面に、内部方向に滑らかに凸状部を形成した。このため、開口周縁部において凸状部の部分だけ溶着面積が広くなり、溶着強度が大きくなる。また、開口周縁部の接合界面の内側先端において、融合しかつ溶融粘度が増大した樹脂を圧縮するため、ノッチ状の凹部を有しなく局部的な溶融樹脂のはみ出しも無く、中空樹脂成形品に衝撃が加わった場合でも、開口周縁部の接合面に衝撃力が集中することが無く、中空樹脂成形品の耐衝撃強度を大きくすることができる。
【００１５】
請求項３の本発明は、アッパーシェル部とロアシェル部のそれぞれの開口周縁部は、全周に亘りそれぞれ略直角に外側に張り出したフランジ部を形成し、フランジ部を相互に圧接して開口周縁部を溶着する中空樹脂成形品の製造方法である。
【００１６】
請求項３の本発明では、アッパーシェル部とロアシェル部のそれぞれの開口周縁部は、全周に亘りそれぞれ略直角に外側に張り出したフランジ部が形成され、フランジ部を圧接して開口周縁部を溶着する。このため、フランジ部に治具を当てて圧接することにより、アッパーシェル部とロアシェル部の開口周縁部を容易に圧接することができ、アッパーシェル部とロアシェル部の開口周縁を全周にわたり強固に密着させて、均一に溶着することができる。
【００１７】
請求項４の本発明は、アッパーシェル部とロアシェル部のそれぞれの開口周縁部は、全周に亘りそれぞれ略直角に外側に張り出したフランジ部が形成され、フランジ部の底面とアッパーシェル部とロアシェル部のそれぞれの開口周縁部の中空樹脂成形品の内面で構成される断面略Ｌ字形の部分をそれぞれ加熱して溶融した後、フランジ部を相互に接合し、圧接して保持し、溶着した中空樹脂成形品の製造方法である。
【００１８】
請求項４の本発明では、フランジ部の底面とアッパーシェル部とロアシェル部のそれぞれの開口周縁部の内面で構成される断面略Ｌ字形の部分をそれぞれ加熱して溶融した後、フランジ部を相互に接合し、圧接して保持し、溶着した。このため、開口周縁部の全周に亘り内面と接合面とで融合面を確保することができ、開口周縁部の内面に、内部方向に滑らかに凸状部を形成することが容易になる。
【００１９】
請求項５の本発明は、アッパーシェル部とロアシェル部の射出成形は、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、エチレンビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）、ナイロン、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）のうち少なくとも１種類の材料を使用して成形する中空樹脂成形品の製造方法である。
【００２０】
請求項５の本発明では、アッパーシェル部とロアシェル部の射出成形は、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、エチレンビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）、ナイロン、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）のうち少なくとも１種類の材料を使用して成形する。このため、強度の高い中空樹脂成形品を製造できるとともに、中空樹脂成形品に貯蔵された液体の透過防止性に優れた、液体の透過を防止できる中空樹脂成形品を製造することができる。
【００２１】
請求項６の本発明は、アッパーシェル部とロアシェル部の内側樹脂層は、それぞれの開口周縁部が全周に亘りそれぞれ略直角に外側に張り出したフランジ部を有するように、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を使用し射出成形で成形し、射出成形されたアッパーシェル部とロアシェル部の内側樹脂層の外側を、フランジ部を含めて、耐燃料透過性多層樹脂シートで被覆し一体的に接合し、その後、フランジ部を相互に接合し、圧接して保持し、フランジ部において、耐燃料透過性多層樹脂シートの耐燃料透過性を有する層が近接して融合されるようにフランジ部を溶着する中空樹脂成形品の製造方法である。
【００２２】
請求項６の本発明では、アッパーシェル部とロアシェル部の内側樹脂層は、それぞれの開口周縁部が全周に亘りそれぞれ略直角に外側に張り出したフランジ部を有するように、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を使用し射出成形で成形している。このため、アッパーシェル部とロアシェル部の内側樹脂層は、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）で形成されており、中空樹脂成形品の耐衝撃強度を大きくすることができるとともに、フランジを圧接して、開口周縁部の全周に亘り融合面を確保することができる。
【００２３】
射出成形されたアッパーシェル部とロアシェル部の内側樹脂層の外側を、フランジ部を含めて、耐燃料透過性多層樹脂シートで被覆し一体的に接合したため、アッパーシェル部とロアシェル部の内側樹脂層の外側は、フランジ部を含めて、耐燃料透過性多層樹脂シートで被覆されており、中空樹脂成形品の内部に燃料油を入れた場合には、燃料油の透過を防止することができる。多層シートであるため、耐燃料透過性の層のアッパーシェル部とロアシェル部に対向する面に高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）と接着性の良い層を形成し、外側に耐摩耗性や耐衝撃性の層を形成することができる。
【００２４】
フランジ部を相互に接合し、圧接して保持し、フランジ部において、耐燃料透過性多層樹脂シートの耐燃料透過性を有する層が近接して融合されるようにフランジ部を溶着している。このため、アッパーシェル部とロアシェル部の内側樹脂層の外側は、フランジ部の先端部分で、耐燃料透過性多層樹脂シートの耐燃料透過性を有する層の相互の隙間が小さく、燃料透過を最小限にすることができる。
【発明の効果】
【００２５】
成形されたアッパーシェル部とロアシェル部のそれぞれの開口周縁部が融合されているため、アッパーシェル部とロアシェル部のそれぞれの開口周縁部は強固に一体的に結合しており、アッパーシェル部とロアシェル部の接合強度が大きく、内部に保持された液体の耐透過性を有することができる。
接合面の温度が、アッパーシェル部とロアシェル部を構成する合成樹脂の結晶化開始温度よりも５０℃高い温度（好ましくは３０℃高い温度から）から結晶化温度までの間に下がった時点で、圧接の圧接圧よりも高い圧力で開口周縁部を圧接してアッパーシェル部とロアシェル部の開口周縁部を融合したため、アッパーシェル部とロアシェル部の開口周縁部において、外側から圧接することにより、さらに接合界面が高密着化して、強固に接合することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明の実施の形態である中空樹脂成形品について、自動車用の燃料タンク１を例にとり、図１〜図６に基づき説明する。本発明は、燃料タンク１以外にも、各種の中空樹脂成形品に使用することができる。
図１は、燃料タンク１の長手方向の断面図であり、図２は、燃料タンク１の幅方向の断面図である。
図３〜図６は、後述する、燃料タンク１の製造方法を示す図である。
【００２７】
燃料タンク１は、分割して成形されたアッパーシェル部１０とロアシェル部２０から構成される。アッパーシェル部１０とロアシェル部２０は、それぞれ、射出成形で形成される内側樹脂層１５、２５と、内側樹脂層１５、２５の外側に形成される耐燃料透過性多層樹脂シート３から構成される外側シート層１６、２６の２層から形成される。
【００２８】
後述するように、アッパーシェル部１０とロアシェル部２０は、強度と耐燃料透過性に優れた合成樹脂を使用すれば、外側シート層１６、２６を形成しなくてもよく、内側樹脂層１５、２５のみで構成することができる。
燃料タンク１の分割は２個ばかりでなく３個以上に分割することも可能である。
【００２９】
アッパーシェル部１０とロアシェル部２０の内面には、複数の内側リブ１７、２７がそれぞれ、燃料タンク１の内部方向に向けて一体的に形成することができる。この内側リブ１７、２７により燃料タンク１の強度・剛性が増加する。またシェルと一体成形した部品取付部８，９に燃料タンク１内に装着する燃料ポンプユニット４や、バルブ６、キャニスター、ホース等を取付けることができる。
【００３０】
アッパーシェル部１０には、パイプ取付孔２とポンプユニット点検孔５が形成されている。ポンプユニット点検孔５は、燃料タンク１内部に取付けた燃料ポンプユニット４の点検・修理をするための孔であり、パイプ取付孔２は、燃料注入用のパイプ（図示せず）を取付ける孔である。なお、アッパーシェル部１０の上面には、燃料移送用ホース等の各種のホースを保持するホースクランプ（図示せず）を設けてもよい。
【００３１】
アッパーシェル部１０とロアシェル部２０の開口の全周には、図２に示すように、アッパーシェル部１０の開口周縁部１１とロアシェル部２０の開口周縁部２１が形成され、その開口周縁部１１、２１には、全周に亘りそれぞれ外面から略直角に外側に張り出したフランジ部１２，２２が形成されている。開口周縁部１１、２１とフランジ部１２，２２は、それぞれ相互に対向して溶着されている。
フランジ部１２，２２は、図２、図５及び図６に示すように、アッパーシェル部１０とロアシェル部２０の本体とは断面略Ｌ字形に形成される。
【００３２】
アッパーシェル部１０とロアシェル部２０の内側樹脂層１５の外面は、フランジ７の先端まで耐燃料透過性多層樹脂シート３が一体的に溶着されて、上記の通り、外側シート層１６、２６を構成している。
耐燃料透過性多層樹脂シート３は、例えば、中央の層がエチレンビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）又はナイロンで形成された燃料透過を防止するバリヤー層と、そのバリヤー層の上下に変性ポリエチレンから形成される接着層と、その接着層の外面にポリエチレン（ＰＥ）から形成される外層から構成される５層のシートである。
【００３３】
変性ポリエチレンから形成される接着層は、バリヤー層と外層の両方に対して接着性を有している。このため、バリヤー層と外層を強固に接着することができる。
燃料タンク１の外側の外層は、衝撃や磨耗に強いポリエチレン（ＰＥ）から形成されているので、燃料タンク１の強度を増加させ、バリヤー層を保護することができる。内側樹脂層１５、２５と接合する外層は、内側樹脂層１５、２５がオレフィン系合成樹脂、例えば、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）で構成されている場合は、内側樹脂層１５、２５と溶着して、強固に接合されることができる。
【００３４】
耐燃料透過性多層樹脂シート３をアッパーシェル部１０とロアシェル部２０の内側樹脂層１５、２５に接合する方法を、アッパーシェル部１０を例にとり説明する。ロアシェル部２０の接合方法は、アッパーシェル部１０の接合方法と同様である。
まず、射出成形されたアッパーシェル部１０の内側樹脂層１５を真空成形金型（図示せず）に取付ける。真空成形金型と内側樹脂層１５には多数の小孔が形成されている。
【００３５】
次に、耐燃料透過性多層樹脂シート３を加熱して、軟化した耐燃料透過性多層樹脂シート３を真空成形金型に取付けられた内側樹脂層１５の上に置き、真空成形金型から空気を抜き、耐燃料透過性多層樹脂シート３を内側樹脂層１５に密着させる。このとき、耐燃料透過性多層樹脂シート３は、加熱され軟化しているため、内側樹脂層１５の表面の部分と溶融して強固に接合されることができる。
このとき、耐燃料透過性多層樹脂シート３は、開口周縁部１１のフランジ部１２の先端から延設されて接合されているので、フランジ部１２の先端の部分で切除される。
【００３６】
内側樹脂層１５が射出成形された後に、耐燃料透過性多層樹脂シート３を融着するため、耐燃料透過性多層樹脂シート３を射出成形金型にセットして、裏面側から射出成形する場合と比べて、耐燃料透過性多層樹脂シート３の破れや、強い伸びを防止することができ、燃料透過性が確保できる。また、耐燃料透過性多層樹脂シート３と内側樹脂層１５を一緒に冷却する必要が無く、冷却時間を短くすることができ、生産効率が良い。
【００３７】
次に、アッパーシェル部１０とロアシェル部２０の開口周縁部１１、２１を溶着する方法について説明する。
図３に示すように、アッパーシェル部１０とロアシェル部２０の開口周縁部１１、２１を、隙間を空けて対向させ、その間に熱板３０を置き、開口周縁部１１、２１を全周に亘り加熱する。これにより、開口周縁部１１、２１とフランジ部１２、２２の対向する部分は、軟化することができる。
アッパーシェル部１０とロアシェル部２０が高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）で構成されている場合は、加熱された開口周縁部１１、２１とフランジ部１２、２２の対向する部分の温度は、２０５℃に加熱した。高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）の融点は、１３４℃であり、充分融解している。
【００３８】
次に、図４に示すように、アッパーシェル部１０とロアシェル部２０の開口周縁部１１、２１のフランジ部１２、２２をそれぞれ押さえ治具４０で押さえて溶着する。
図４（ａ）は、押さえ治具４０でフランジ部１２、２２を矢印方向に上下から相互に押さえる状態を示す。そして、図４（ｂ）は、開口周縁部１１、２１が１次接合して後に、押さえ治具４０を離し、アッパーシェル部１０とロアシェル部２０の開口周縁部１１、２１を矢印方向に押さえて、保持する状態を示す。また、押さえ治具４０を図の位置で停止させた後アッパーシェル部１０とロアシェル２０の開口周縁部１１、２１を矢印方向につき出しても良い。押さえ治具４０を離したため、開口周縁部１１、２１の放熱を防ぎ、開口周縁部１１、２１の溶融部の熱の拡散により軟化領域を維持拡大でき、接合界面の融合を促進することができる。
【００３９】
次に、２次圧着について説明する。
開口周縁部１１、２１の軟化領域を維持拡大して、構成する合成樹脂の結晶化温度よりも５０℃高い温度、好ましくは３０℃高い温度から結晶開始化温度までの間に下がった時点で、図４（ｃ）に示すように、押さえ治具４０でフランジ部１２、２２を矢印方向に、図４（ａ）のときよりも大きな圧力で上下に圧縮する。そのとき、図４（ｄ）に示すように、フランジ部１２、２２の合成樹脂は固化していないため、開口周縁部１１、２１の界面付近で矢印に示すように燃料タンク１の内部方向に移動する。
【００４０】
さらに、図４（ｅ）に示すように、押さえ治具４０で上下に押さえ続けると、合成樹脂は、開口周縁部１１、２１の界面付近で矢印に示すように燃料タンク１の内部方向に移動して、燃料タンク１の内部方向に滑らかに突出した山形の凸状部１３が形成される。これは、開口周縁部１１、２１とフランジ部１２、２２の合成樹脂が、溶融状態で一体的に融合した後に、溶融温度低下による高粘度領域で燃料タンク１の内部方向に押し出されるため、界面部分にノッチ状の凹部を形成することなく、緩やかに裾野を引いたような山形の凸状部１３を形成することができるためである。
アッパーシェル部１０とロアシェル部２０が高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）で構成されている場合は、２次圧着は１４０℃で開始した。結晶化ピーク温度は１１２℃であり、結晶化開始温度は１２１℃であるため、開口周縁部１１、２１は、燃料タンク１の内部方向に滑らかに突出した山形の凸状部１３が形成された。
【００４１】
開口周縁部１１、２１の融合された内面は、山形の内部方向に滑らかな凸状部１３を有するため、開口周縁部１１，２１において溶着面積が広くなり、溶着強度が大きくなる。また、開口周縁部１１、２１の接合面の内側先端である凸状部１３において、ノッチ状の凹部を有しないため、燃料タンク１に衝撃が加わった場合でも、開口周縁部１１，１２の接合面に衝撃力が集中することが無く、燃料タンク１の耐衝撃強度を大きくすることができる。
【００４２】
次に、開口周縁部１１、２１のフランジ部１２の別の形状について、図５に基づき、アッパーシェル部１０を例にとり説明する。ロアシェル部２０の形状は、アッパーシェル部１０の形状と同様である。
フランジ部１２に先端にアッパーシェル部１０の側壁に沿って平行に、図５における上方にフランジ部凸部１２ａを形成する。図５（ａ）に示すように、フランジ部凸部１２ａによりアッパーシェル部１０の側壁との間に溝１２ｂを形成することができる。そして、図５（ｂ）に示すように、この溝１２ｂに押さえ治具４０の先端をはめ込んで、熱板３０に接触させフランジ部１２を溶融する。また、熱板３０は略Ｌ字型でフランジ部１２の内面側も同時に溶融する。その後に、ロアシェル部２０のフランジ部２２と相互に圧着して、図５（ｃ）に示すように、アッパーシェル部１０とロアシェル部２０の開口周縁部１１、２１を溶着する。
【００４３】
このようにして、フランジ部凸部１２ａと溝１２ｂにより押さえ治具４０を固定することができ、アッパーシェル部１０とロアシェル部２０の開口周縁部１１、２１を相互に強く圧接させることができ、強固に溶着することができる。また、フランジ部１２のタンク内面側も溶融するため内面側に裾野が広いゆるやかな山型凸形状を形成でき、溶着部周辺まで強度を大きくできる。アッパーシェル部１０とロアシェル部２０は、強度が大きく、耐燃料透過性に優れた合成樹脂を使用すれば、アッパーシェル部１０とロアシェル部２０とフランジ部１２、２２には、耐燃料透過性多層樹脂シート３を設けなくても良い。
【００４４】
なお、アッパーシェル部１０とロアシェル部２０に耐燃料透過性多層樹脂シート３を使用しない場合に、使用する耐燃料油性の熱可塑性合成樹脂は、例えば、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、エチレンビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）、ナイロン、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイドのうち少なくとも１種類の材料を使用することができる。
【００４５】
次に、開口周縁部１１、２１のフランジ部１２の先端に耐燃料透過性多層樹脂シート３を若干延設する別の形状について、図６に基づき、アッパーシェル部１０を例にとり説明する。ロアシェル部２０のフランジ部２２の形状は、アッパーシェル部１０の形状と同様である。
アッパーシェル部１０のフランジ部１２の外側は、耐燃料透過性多層樹脂シート３がアッパーシェル部１０の本体から連続して被覆して、外側シート層１６を形成している。
【００４６】
外側シート層１６の先端は、図６（ａ）に示すように、フランジ部１２の先端からさらに延設されて、フランジ外側シート層１８となっている。そして、図６（ｂ）に示すように、押さえ治具４０によりフランジ部１２の外側シート層１６とフランジ外側シート層１８とを熱板３０に接触させフランジ部１２とフランジ外側シート層１８とを溶融する。その後に、ロアシェル部２０のフランジ部２２と相互に圧着して、図６（ｃ）に示すように、アッパーシェル部１０とロアシェル部２０の開口周縁部１１、２１を溶着する。
【００４７】
このとき、アッパーシェル部１０のフランジ外側シート層１８とロアシェル部２０のフランジ外側シート層２８は、ともに熱板３０で溶融され、押さえ治具４０で相互に圧接される。このため、フランジ外側シート層１８，２８の耐燃料透過性多層樹脂シート３の内部にある耐燃料透過性の層が互いに接近して、溶着される。従って、耐燃料透過性の層の間隔が狭くなり、この層の間から燃料が透過することを防止でき、フランジ部１２、２２の間からの透過を最小限にすることができる。
【００４８】
また、図５の実施の形態と同様に、開口周縁部１１、２１のフランジ部１２，２２およびその内面側も、Ｌ字状熱板３０で溶融されたため、融合されたフランジ部１２，２２の内面は、山形の内部方向に滑らかな凸状部１３を形成することができる。このため、開口周縁部１１，２１において溶着面積が広くなり、溶着強度が大きくなる。また、開口周縁部１１、２１の接合面の内側先端である凸状部１３において、ノッチ状の凹部を有しないため、燃料タンク１に衝撃が加わった場合でも、開口周縁部１１，１２の接合面に衝撃力が集中することが無く、燃料タンク１の耐衝撃強度を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施の形態である燃料タンクの長手方向の断面図である。
【図２】本発明の実施の形態である燃料タンクの幅方向の断面図である。
【図３】本発明の実施の形態である燃料タンクのアッパーシェル部とロアシェル部の開口周縁部を熱板で溶融する状態の断面模式図である。
【図４】本発明の実施の形態であるアッパーシェル部とロアシェル部のフランジ部を溶着する工程を示す断面模式図である。
【図５】本発明の他の実施の形態であるアッパーシェル部とロアシェル部のフランジ部を溶着する他の工程を示す断面模式図である。
【図６】本発明の他の実施の形態であるアッパーシェル部とロアシェル部のフランジ部を溶着する工程を示す断面模式図である。
【図７】従来のアッパーシェル部とロアシェル部のフランジ部を溶着する工程を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５０】
１ 燃料タンク
１０ アッパーシェル部
１１、２１ 開口周縁部
１２、２２ フランジ部
１３ 凸状部
１５、２５ 内側樹脂層
１６、２６ 外側シート層
１８、２８ フランジ外側シート層
３０ 熱板
４０ 押さえ治具
【技術分野】
【０００１】
本発明は、別々に分割して射出形成されたアッパーシェル部とロアシェル部を合体させて溶着し形成された、熱可塑性合成樹脂製の中空樹脂成形品の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車用燃料タンク等の大型の中空樹脂成形品は、中空体を成形することの容易性からブロー成形方法が多く用いられてきた。ブロー成形方法では、溶融した合成樹脂のパリソンを円筒状にして上から押出して、そのパリソンを金型で挟みパリソン中に空気を吹き込み、中空樹脂成形品を製造していた。
【０００３】
しかし、この方法では、自動車用燃料タンクのような大型の中空樹脂成形品の場合は、パリソンの全体の重量が大きくなり、また、自動車用燃料タンクのような強度が必要な場合に、強度増加のため厚肉の中空樹脂成形品を製造するときにもパリソンの重量が増加して、溶融状のパリソンを成形機の上部から金型に入れるときに下方に垂れるため、上部の肉厚が下部の肉厚よりも薄くなる場合があった。
また、複雑な形状をした製品の場合は、パリソンを金型内で膨張させたときに、パリソンの膨張の割合が製品の部位によって異なる場合があり、製品の肉厚にバラツキが生じる場合があった。
【０００４】
また、ブロー成形製の中空樹脂成形品は、中空樹脂成形品内にポンプやバルブ等の付属品を取付けることも困難であり、リブや梁等を設けることも難しく、さらに、パリソンの膨張の割合が製品の部位によって異なる場合があり、タンクの肉厚にバラツキが生じる。従って、肉厚管理、品質管理に多大な労力を要していた。
そのため合成樹脂製中空体を上下に分割して、アッパーシェル部とロアシェル部をそれぞれ別に射出成形等により成形して、その後そのアッパーシェル部とロアシェル部の開口周縁部を溶着して中空樹脂成形品を形成する方法もある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
このような、アッパーシェル１１０とロアシェル１２０を融合する方法においては、例えば、図７の（ａ）と（ｂ）に示すように、アッパーシェル１１０とロアシェル１２０のそれぞれの開口周縁部１１１、１２１に形成したフランジ部１１２、１２２の対抗面を加熱し溶融させ、その後、押さえ治具４０でフランジ部１１２、１２２を圧接して、融合させていた。
【０００６】
しかし、熱板と押さえ治具４０で開口周縁部１１１、１２１を溶着する場合は、フランジ部１１２、１２２を押さえると、図７の（ｃ）と（ｄ）に示すように、溶融した合成樹脂が中空樹脂成形品の内部方向に流出して、凸状部を形成する。この凸状部は先端が、開口周縁部１１１、１２１の溶着界面で分かれて、ノッチ状の凹部を形成する（例えば、特許文献２参照。）。
【０００７】
このノッチ状の凹部は、中空樹脂成形品に、衝撃が加わった場合に衝撃が集中し、中空樹脂成形品の溶着強度を低下せしめていた。
また、溶着する、開口周縁部１１１、１２１の充分な勘合のためには、高い寸法精度が必要であった。
【特許文献１】特開平１１−３４１８０号公報
【特許文献２】特開２０００−１１７８３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このようにアッパータンクとロアタンクを別々に形成した場合に、強度・剛性を充分有する、製造が容易な中空樹脂成形品の製造方法が求められていた。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の本発明は、アッパーシェル部とロアシェル部をそれぞれ別々に金型で射出成形し、アッパーシェル部とロアシェル部の開口周縁部を合体して一体的に接合して形成する熱可塑性合成樹脂製の中空樹脂成形品の製造方法において、
アッパーシェル部とロアシェル部の開口周縁部の接合面は、それぞれその合成樹脂の融点を大きく上回る温度まで加熱されて溶融された後、相互に接合され、圧接して保持し、
接合面の温度が、アッパーシェル部とロアシェル部を構成する合成樹脂の結晶化温度よりも５０℃高い温度から結晶化開始温度までの間に下がった時点で、圧接の圧接圧よりも高い圧力で開口周縁部を圧縮してアッパーシェル部とロアシェル部の開口周縁部を融合した中空樹脂成形品の製造方法である。
【００１０】
請求項１の本発明では、アッパーシェル部とロアシェル部をそれぞれ別々に金型で射出成形し、アッパーシェル部とロアシェル部の開口周縁部を合体して一体的に接合して形成する。このため、アッパーシェル部とロアシェル部とを別々に射出成形で成形して、寸法精度の高い、強度の強いアッパーシェル部とロアシェル部を得ることができる。また、成形する中空樹脂成形品の形状の自由度が大きく、内部に補強リブや内蔵部品等を取付けることが容易にできる。
【００１１】
アッパーシェル部とロアシェル部の開口周縁部の接合面は、それぞれその合成樹脂の融点を大きく上回る温度まで加熱されて溶融された後、相互に溶融状態で接合され、圧接して保持して、溶着される。このため、アッパーシェル部とロアシェル部のそれぞれの開口周縁部を加熱し溶融した溶融状態で圧接して保持することにより接合界面が溶融状態で一体となり、均質な状態とすることができ、冷却固化において開口周縁部を均一で強固に一体的に接合することができる。接着剤等が不要であるため、製造が容易である。
【００１２】
接合面の温度が、アッパーシェル部とロアシェル部を構成する合成樹脂の結晶化温度よりも５０℃高い温度（好ましくは３０℃高い温度から）から結晶化開始温度までの間に下がった時点で、圧接の圧接圧よりも高い圧力で開口周縁部を圧接してアッパーシェル部とロアシェル部の開口周縁部を融合した。このため、アッパーシェル部とロアシェル部の開口周縁部において、外側から圧接することにより、さらに接合界面が高密着化して、強固に接合することができる。
【００１３】
請求項２の本発明は、接合面の温度が、アッパーシェル部とロアシェル部を構成する合成樹脂の結晶化温度よりも５０℃高い温度から結晶化開始温度の間に下がった時点で、圧接圧よりも高い圧力で開口周縁部を圧縮して、融合された開口周縁部の内面に、内部方向に滑らかに凸状部を形成した中空樹脂成形品の製造方法である。
【００１４】
請求項２の本発明では、接合面の温度が、アッパーシェル部とロアシェル部を構成する合成樹脂の結晶化温度よりも５０℃高い温度（好ましくは３０℃高い温度）から結晶化開始温度までの間に下がった時点で、当初の圧接圧よりも高い圧力で開口周縁部を圧縮して融合された開口周縁部の内面に、内部方向に滑らかに凸状部を形成した。このため、開口周縁部において凸状部の部分だけ溶着面積が広くなり、溶着強度が大きくなる。また、開口周縁部の接合界面の内側先端において、融合しかつ溶融粘度が増大した樹脂を圧縮するため、ノッチ状の凹部を有しなく局部的な溶融樹脂のはみ出しも無く、中空樹脂成形品に衝撃が加わった場合でも、開口周縁部の接合面に衝撃力が集中することが無く、中空樹脂成形品の耐衝撃強度を大きくすることができる。
【００１５】
請求項３の本発明は、アッパーシェル部とロアシェル部のそれぞれの開口周縁部は、全周に亘りそれぞれ略直角に外側に張り出したフランジ部を形成し、フランジ部を相互に圧接して開口周縁部を溶着する中空樹脂成形品の製造方法である。
【００１６】
請求項３の本発明では、アッパーシェル部とロアシェル部のそれぞれの開口周縁部は、全周に亘りそれぞれ略直角に外側に張り出したフランジ部が形成され、フランジ部を圧接して開口周縁部を溶着する。このため、フランジ部に治具を当てて圧接することにより、アッパーシェル部とロアシェル部の開口周縁部を容易に圧接することができ、アッパーシェル部とロアシェル部の開口周縁を全周にわたり強固に密着させて、均一に溶着することができる。
【００１７】
請求項４の本発明は、アッパーシェル部とロアシェル部のそれぞれの開口周縁部は、全周に亘りそれぞれ略直角に外側に張り出したフランジ部が形成され、フランジ部の底面とアッパーシェル部とロアシェル部のそれぞれの開口周縁部の中空樹脂成形品の内面で構成される断面略Ｌ字形の部分をそれぞれ加熱して溶融した後、フランジ部を相互に接合し、圧接して保持し、溶着した中空樹脂成形品の製造方法である。
【００１８】
請求項４の本発明では、フランジ部の底面とアッパーシェル部とロアシェル部のそれぞれの開口周縁部の内面で構成される断面略Ｌ字形の部分をそれぞれ加熱して溶融した後、フランジ部を相互に接合し、圧接して保持し、溶着した。このため、開口周縁部の全周に亘り内面と接合面とで融合面を確保することができ、開口周縁部の内面に、内部方向に滑らかに凸状部を形成することが容易になる。
【００１９】
請求項５の本発明は、アッパーシェル部とロアシェル部の射出成形は、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、エチレンビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）、ナイロン、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）のうち少なくとも１種類の材料を使用して成形する中空樹脂成形品の製造方法である。
【００２０】
請求項５の本発明では、アッパーシェル部とロアシェル部の射出成形は、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、エチレンビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）、ナイロン、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）のうち少なくとも１種類の材料を使用して成形する。このため、強度の高い中空樹脂成形品を製造できるとともに、中空樹脂成形品に貯蔵された液体の透過防止性に優れた、液体の透過を防止できる中空樹脂成形品を製造することができる。
【００２１】
請求項６の本発明は、アッパーシェル部とロアシェル部の内側樹脂層は、それぞれの開口周縁部が全周に亘りそれぞれ略直角に外側に張り出したフランジ部を有するように、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を使用し射出成形で成形し、射出成形されたアッパーシェル部とロアシェル部の内側樹脂層の外側を、フランジ部を含めて、耐燃料透過性多層樹脂シートで被覆し一体的に接合し、その後、フランジ部を相互に接合し、圧接して保持し、フランジ部において、耐燃料透過性多層樹脂シートの耐燃料透過性を有する層が近接して融合されるようにフランジ部を溶着する中空樹脂成形品の製造方法である。
【００２２】
請求項６の本発明では、アッパーシェル部とロアシェル部の内側樹脂層は、それぞれの開口周縁部が全周に亘りそれぞれ略直角に外側に張り出したフランジ部を有するように、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を使用し射出成形で成形している。このため、アッパーシェル部とロアシェル部の内側樹脂層は、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）で形成されており、中空樹脂成形品の耐衝撃強度を大きくすることができるとともに、フランジを圧接して、開口周縁部の全周に亘り融合面を確保することができる。
【００２３】
射出成形されたアッパーシェル部とロアシェル部の内側樹脂層の外側を、フランジ部を含めて、耐燃料透過性多層樹脂シートで被覆し一体的に接合したため、アッパーシェル部とロアシェル部の内側樹脂層の外側は、フランジ部を含めて、耐燃料透過性多層樹脂シートで被覆されており、中空樹脂成形品の内部に燃料油を入れた場合には、燃料油の透過を防止することができる。多層シートであるため、耐燃料透過性の層のアッパーシェル部とロアシェル部に対向する面に高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）と接着性の良い層を形成し、外側に耐摩耗性や耐衝撃性の層を形成することができる。
【００２４】
フランジ部を相互に接合し、圧接して保持し、フランジ部において、耐燃料透過性多層樹脂シートの耐燃料透過性を有する層が近接して融合されるようにフランジ部を溶着している。このため、アッパーシェル部とロアシェル部の内側樹脂層の外側は、フランジ部の先端部分で、耐燃料透過性多層樹脂シートの耐燃料透過性を有する層の相互の隙間が小さく、燃料透過を最小限にすることができる。
【発明の効果】
【００２５】
成形されたアッパーシェル部とロアシェル部のそれぞれの開口周縁部が融合されているため、アッパーシェル部とロアシェル部のそれぞれの開口周縁部は強固に一体的に結合しており、アッパーシェル部とロアシェル部の接合強度が大きく、内部に保持された液体の耐透過性を有することができる。
接合面の温度が、アッパーシェル部とロアシェル部を構成する合成樹脂の結晶化開始温度よりも５０℃高い温度（好ましくは３０℃高い温度から）から結晶化温度までの間に下がった時点で、圧接の圧接圧よりも高い圧力で開口周縁部を圧接してアッパーシェル部とロアシェル部の開口周縁部を融合したため、アッパーシェル部とロアシェル部の開口周縁部において、外側から圧接することにより、さらに接合界面が高密着化して、強固に接合することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明の実施の形態である中空樹脂成形品について、自動車用の燃料タンク１を例にとり、図１〜図６に基づき説明する。本発明は、燃料タンク１以外にも、各種の中空樹脂成形品に使用することができる。
図１は、燃料タンク１の長手方向の断面図であり、図２は、燃料タンク１の幅方向の断面図である。
図３〜図６は、後述する、燃料タンク１の製造方法を示す図である。
【００２７】
燃料タンク１は、分割して成形されたアッパーシェル部１０とロアシェル部２０から構成される。アッパーシェル部１０とロアシェル部２０は、それぞれ、射出成形で形成される内側樹脂層１５、２５と、内側樹脂層１５、２５の外側に形成される耐燃料透過性多層樹脂シート３から構成される外側シート層１６、２６の２層から形成される。
【００２８】
後述するように、アッパーシェル部１０とロアシェル部２０は、強度と耐燃料透過性に優れた合成樹脂を使用すれば、外側シート層１６、２６を形成しなくてもよく、内側樹脂層１５、２５のみで構成することができる。
燃料タンク１の分割は２個ばかりでなく３個以上に分割することも可能である。
【００２９】
アッパーシェル部１０とロアシェル部２０の内面には、複数の内側リブ１７、２７がそれぞれ、燃料タンク１の内部方向に向けて一体的に形成することができる。この内側リブ１７、２７により燃料タンク１の強度・剛性が増加する。またシェルと一体成形した部品取付部８，９に燃料タンク１内に装着する燃料ポンプユニット４や、バルブ６、キャニスター、ホース等を取付けることができる。
【００３０】
アッパーシェル部１０には、パイプ取付孔２とポンプユニット点検孔５が形成されている。ポンプユニット点検孔５は、燃料タンク１内部に取付けた燃料ポンプユニット４の点検・修理をするための孔であり、パイプ取付孔２は、燃料注入用のパイプ（図示せず）を取付ける孔である。なお、アッパーシェル部１０の上面には、燃料移送用ホース等の各種のホースを保持するホースクランプ（図示せず）を設けてもよい。
【００３１】
アッパーシェル部１０とロアシェル部２０の開口の全周には、図２に示すように、アッパーシェル部１０の開口周縁部１１とロアシェル部２０の開口周縁部２１が形成され、その開口周縁部１１、２１には、全周に亘りそれぞれ外面から略直角に外側に張り出したフランジ部１２，２２が形成されている。開口周縁部１１、２１とフランジ部１２，２２は、それぞれ相互に対向して溶着されている。
フランジ部１２，２２は、図２、図５及び図６に示すように、アッパーシェル部１０とロアシェル部２０の本体とは断面略Ｌ字形に形成される。
【００３２】
アッパーシェル部１０とロアシェル部２０の内側樹脂層１５の外面は、フランジ７の先端まで耐燃料透過性多層樹脂シート３が一体的に溶着されて、上記の通り、外側シート層１６、２６を構成している。
耐燃料透過性多層樹脂シート３は、例えば、中央の層がエチレンビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）又はナイロンで形成された燃料透過を防止するバリヤー層と、そのバリヤー層の上下に変性ポリエチレンから形成される接着層と、その接着層の外面にポリエチレン（ＰＥ）から形成される外層から構成される５層のシートである。
【００３３】
変性ポリエチレンから形成される接着層は、バリヤー層と外層の両方に対して接着性を有している。このため、バリヤー層と外層を強固に接着することができる。
燃料タンク１の外側の外層は、衝撃や磨耗に強いポリエチレン（ＰＥ）から形成されているので、燃料タンク１の強度を増加させ、バリヤー層を保護することができる。内側樹脂層１５、２５と接合する外層は、内側樹脂層１５、２５がオレフィン系合成樹脂、例えば、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）で構成されている場合は、内側樹脂層１５、２５と溶着して、強固に接合されることができる。
【００３４】
耐燃料透過性多層樹脂シート３をアッパーシェル部１０とロアシェル部２０の内側樹脂層１５、２５に接合する方法を、アッパーシェル部１０を例にとり説明する。ロアシェル部２０の接合方法は、アッパーシェル部１０の接合方法と同様である。
まず、射出成形されたアッパーシェル部１０の内側樹脂層１５を真空成形金型（図示せず）に取付ける。真空成形金型と内側樹脂層１５には多数の小孔が形成されている。
【００３５】
次に、耐燃料透過性多層樹脂シート３を加熱して、軟化した耐燃料透過性多層樹脂シート３を真空成形金型に取付けられた内側樹脂層１５の上に置き、真空成形金型から空気を抜き、耐燃料透過性多層樹脂シート３を内側樹脂層１５に密着させる。このとき、耐燃料透過性多層樹脂シート３は、加熱され軟化しているため、内側樹脂層１５の表面の部分と溶融して強固に接合されることができる。
このとき、耐燃料透過性多層樹脂シート３は、開口周縁部１１のフランジ部１２の先端から延設されて接合されているので、フランジ部１２の先端の部分で切除される。
【００３６】
内側樹脂層１５が射出成形された後に、耐燃料透過性多層樹脂シート３を融着するため、耐燃料透過性多層樹脂シート３を射出成形金型にセットして、裏面側から射出成形する場合と比べて、耐燃料透過性多層樹脂シート３の破れや、強い伸びを防止することができ、燃料透過性が確保できる。また、耐燃料透過性多層樹脂シート３と内側樹脂層１５を一緒に冷却する必要が無く、冷却時間を短くすることができ、生産効率が良い。
【００３７】
次に、アッパーシェル部１０とロアシェル部２０の開口周縁部１１、２１を溶着する方法について説明する。
図３に示すように、アッパーシェル部１０とロアシェル部２０の開口周縁部１１、２１を、隙間を空けて対向させ、その間に熱板３０を置き、開口周縁部１１、２１を全周に亘り加熱する。これにより、開口周縁部１１、２１とフランジ部１２、２２の対向する部分は、軟化することができる。
アッパーシェル部１０とロアシェル部２０が高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）で構成されている場合は、加熱された開口周縁部１１、２１とフランジ部１２、２２の対向する部分の温度は、２０５℃に加熱した。高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）の融点は、１３４℃であり、充分融解している。
【００３８】
次に、図４に示すように、アッパーシェル部１０とロアシェル部２０の開口周縁部１１、２１のフランジ部１２、２２をそれぞれ押さえ治具４０で押さえて溶着する。
図４（ａ）は、押さえ治具４０でフランジ部１２、２２を矢印方向に上下から相互に押さえる状態を示す。そして、図４（ｂ）は、開口周縁部１１、２１が１次接合して後に、押さえ治具４０を離し、アッパーシェル部１０とロアシェル部２０の開口周縁部１１、２１を矢印方向に押さえて、保持する状態を示す。また、押さえ治具４０を図の位置で停止させた後アッパーシェル部１０とロアシェル２０の開口周縁部１１、２１を矢印方向につき出しても良い。押さえ治具４０を離したため、開口周縁部１１、２１の放熱を防ぎ、開口周縁部１１、２１の溶融部の熱の拡散により軟化領域を維持拡大でき、接合界面の融合を促進することができる。
【００３９】
次に、２次圧着について説明する。
開口周縁部１１、２１の軟化領域を維持拡大して、構成する合成樹脂の結晶化温度よりも５０℃高い温度、好ましくは３０℃高い温度から結晶開始化温度までの間に下がった時点で、図４（ｃ）に示すように、押さえ治具４０でフランジ部１２、２２を矢印方向に、図４（ａ）のときよりも大きな圧力で上下に圧縮する。そのとき、図４（ｄ）に示すように、フランジ部１２、２２の合成樹脂は固化していないため、開口周縁部１１、２１の界面付近で矢印に示すように燃料タンク１の内部方向に移動する。
【００４０】
さらに、図４（ｅ）に示すように、押さえ治具４０で上下に押さえ続けると、合成樹脂は、開口周縁部１１、２１の界面付近で矢印に示すように燃料タンク１の内部方向に移動して、燃料タンク１の内部方向に滑らかに突出した山形の凸状部１３が形成される。これは、開口周縁部１１、２１とフランジ部１２、２２の合成樹脂が、溶融状態で一体的に融合した後に、溶融温度低下による高粘度領域で燃料タンク１の内部方向に押し出されるため、界面部分にノッチ状の凹部を形成することなく、緩やかに裾野を引いたような山形の凸状部１３を形成することができるためである。
アッパーシェル部１０とロアシェル部２０が高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）で構成されている場合は、２次圧着は１４０℃で開始した。結晶化ピーク温度は１１２℃であり、結晶化開始温度は１２１℃であるため、開口周縁部１１、２１は、燃料タンク１の内部方向に滑らかに突出した山形の凸状部１３が形成された。
【００４１】
開口周縁部１１、２１の融合された内面は、山形の内部方向に滑らかな凸状部１３を有するため、開口周縁部１１，２１において溶着面積が広くなり、溶着強度が大きくなる。また、開口周縁部１１、２１の接合面の内側先端である凸状部１３において、ノッチ状の凹部を有しないため、燃料タンク１に衝撃が加わった場合でも、開口周縁部１１，１２の接合面に衝撃力が集中することが無く、燃料タンク１の耐衝撃強度を大きくすることができる。
【００４２】
次に、開口周縁部１１、２１のフランジ部１２の別の形状について、図５に基づき、アッパーシェル部１０を例にとり説明する。ロアシェル部２０の形状は、アッパーシェル部１０の形状と同様である。
フランジ部１２に先端にアッパーシェル部１０の側壁に沿って平行に、図５における上方にフランジ部凸部１２ａを形成する。図５（ａ）に示すように、フランジ部凸部１２ａによりアッパーシェル部１０の側壁との間に溝１２ｂを形成することができる。そして、図５（ｂ）に示すように、この溝１２ｂに押さえ治具４０の先端をはめ込んで、熱板３０に接触させフランジ部１２を溶融する。また、熱板３０は略Ｌ字型でフランジ部１２の内面側も同時に溶融する。その後に、ロアシェル部２０のフランジ部２２と相互に圧着して、図５（ｃ）に示すように、アッパーシェル部１０とロアシェル部２０の開口周縁部１１、２１を溶着する。
【００４３】
このようにして、フランジ部凸部１２ａと溝１２ｂにより押さえ治具４０を固定することができ、アッパーシェル部１０とロアシェル部２０の開口周縁部１１、２１を相互に強く圧接させることができ、強固に溶着することができる。また、フランジ部１２のタンク内面側も溶融するため内面側に裾野が広いゆるやかな山型凸形状を形成でき、溶着部周辺まで強度を大きくできる。アッパーシェル部１０とロアシェル部２０は、強度が大きく、耐燃料透過性に優れた合成樹脂を使用すれば、アッパーシェル部１０とロアシェル部２０とフランジ部１２、２２には、耐燃料透過性多層樹脂シート３を設けなくても良い。
【００４４】
なお、アッパーシェル部１０とロアシェル部２０に耐燃料透過性多層樹脂シート３を使用しない場合に、使用する耐燃料油性の熱可塑性合成樹脂は、例えば、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、エチレンビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）、ナイロン、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイドのうち少なくとも１種類の材料を使用することができる。
【００４５】
次に、開口周縁部１１、２１のフランジ部１２の先端に耐燃料透過性多層樹脂シート３を若干延設する別の形状について、図６に基づき、アッパーシェル部１０を例にとり説明する。ロアシェル部２０のフランジ部２２の形状は、アッパーシェル部１０の形状と同様である。
アッパーシェル部１０のフランジ部１２の外側は、耐燃料透過性多層樹脂シート３がアッパーシェル部１０の本体から連続して被覆して、外側シート層１６を形成している。
【００４６】
外側シート層１６の先端は、図６（ａ）に示すように、フランジ部１２の先端からさらに延設されて、フランジ外側シート層１８となっている。そして、図６（ｂ）に示すように、押さえ治具４０によりフランジ部１２の外側シート層１６とフランジ外側シート層１８とを熱板３０に接触させフランジ部１２とフランジ外側シート層１８とを溶融する。その後に、ロアシェル部２０のフランジ部２２と相互に圧着して、図６（ｃ）に示すように、アッパーシェル部１０とロアシェル部２０の開口周縁部１１、２１を溶着する。
【００４７】
このとき、アッパーシェル部１０のフランジ外側シート層１８とロアシェル部２０のフランジ外側シート層２８は、ともに熱板３０で溶融され、押さえ治具４０で相互に圧接される。このため、フランジ外側シート層１８，２８の耐燃料透過性多層樹脂シート３の内部にある耐燃料透過性の層が互いに接近して、溶着される。従って、耐燃料透過性の層の間隔が狭くなり、この層の間から燃料が透過することを防止でき、フランジ部１２、２２の間からの透過を最小限にすることができる。
【００４８】
また、図５の実施の形態と同様に、開口周縁部１１、２１のフランジ部１２，２２およびその内面側も、Ｌ字状熱板３０で溶融されたため、融合されたフランジ部１２，２２の内面は、山形の内部方向に滑らかな凸状部１３を形成することができる。このため、開口周縁部１１，２１において溶着面積が広くなり、溶着強度が大きくなる。また、開口周縁部１１、２１の接合面の内側先端である凸状部１３において、ノッチ状の凹部を有しないため、燃料タンク１に衝撃が加わった場合でも、開口周縁部１１，１２の接合面に衝撃力が集中することが無く、燃料タンク１の耐衝撃強度を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施の形態である燃料タンクの長手方向の断面図である。
【図２】本発明の実施の形態である燃料タンクの幅方向の断面図である。
【図３】本発明の実施の形態である燃料タンクのアッパーシェル部とロアシェル部の開口周縁部を熱板で溶融する状態の断面模式図である。
【図４】本発明の実施の形態であるアッパーシェル部とロアシェル部のフランジ部を溶着する工程を示す断面模式図である。
【図５】本発明の他の実施の形態であるアッパーシェル部とロアシェル部のフランジ部を溶着する他の工程を示す断面模式図である。
【図６】本発明の他の実施の形態であるアッパーシェル部とロアシェル部のフランジ部を溶着する工程を示す断面模式図である。
【図７】従来のアッパーシェル部とロアシェル部のフランジ部を溶着する工程を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５０】
１ 燃料タンク
１０ アッパーシェル部
１１、２１ 開口周縁部
１２、２２ フランジ部
１３ 凸状部
１５、２５ 内側樹脂層
１６、２６ 外側シート層
１８、２８ フランジ外側シート層
３０ 熱板
４０ 押さえ治具
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アッパーシェル部とロアシェル部をそれぞれ別々に金型で射出成形し、上記アッパーシェル部とロアシェル部の開口周縁部を合体して一体的に接合して形成する熱可塑性合成樹脂製の中空樹脂成形品の製造方法において、
上記アッパーシェル部とロアシェル部の開口周縁部の接合面は、それぞれその合成樹脂の融点を大きく上回る温度で加熱されて溶融された後、相互に溶融状態で接合され、圧接して保持し、
上記接合面の温度が、上記アッパーシェル部とロアシェル部を構成する合成樹脂の結晶化温度よりも５０℃高い温度から結晶化開始温度までの間に下がった時点で、上記圧接の圧接圧よりも高い圧力で上記開口周縁部を圧縮して上記アッパーシェル部とロアシェル部の上記開口周縁部を溶着したことを特徴とする中空樹脂成形品の製造方法。
【請求項２】
上記接合面の温度が、上記アッパーシェル部とロアシェル部を構成する合成樹脂の結晶化温度より５０℃高い温度から結晶化開始温度までの間に下がった時点で、上記圧縮圧よりも高い圧力で上記開口周縁部を圧縮して、融合された上記開口周縁部の内面の接合界面に、上記中空樹脂成形品の内部方向に滑らかに凸状部を形成した請求項１に記載の中空樹脂成形品の製造方法。
【請求項３】
上記アッパーシェル部とロアシェル部のそれぞれの上記開口周縁部は、全周に亘りそれぞれ略直角に外側に張り出したフランジ部を形成し、該フランジ部を相互に圧接して上記開口周縁部を溶着する請求項１又は請求項２に記載の中空樹脂成形品の製造方法。
【請求項４】
上記アッパーシェル部とロアシェル部のそれぞれの上記開口周縁部は、全周に亘りそれぞれ略直角に外側に張り出したフランジ部が形成され、該フランジ部の底面と上記アッパーシェル部とロアシェル部のそれぞれの上記開口周縁部の上記中空樹脂成形品の内面で構成される断面略Ｌ字形の部分をそれぞれ加熱して溶融した後、上記フランジ部を相互に接合し、圧縮して保持し、溶着した請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の中空樹脂成形品の製造方法。
【請求項５】
上記アッパーシェル部とロアシェル部の射出成形は、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、エチレンビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）、ナイロン、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）のうち少なくとも１種類の材料を使用して成形する請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の中空樹脂成形品の製造方法。
【請求項６】
上記アッパーシェル部とロアシェル部の内側樹脂層は、それぞれの上記開口周縁部が全周に亘りそれぞれ略直角に外側に張り出したフランジ部を有するように、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を使用し射出成形で成形し、射出成形された上記アッパーシェル部とロアシェル部の内側樹脂層の外側を上記フランジ部を含めて、耐燃料透過性多層樹脂シートで被覆し一体的に接合し、その後、上記フランジ部を相互に接合し、圧縮して保持し、上記フランジ部において、上記耐燃料透過性多層樹脂シートの耐燃料透過性を有する層が近接して溶着されるように上記フランジ部を溶着する請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の中空樹脂成形品の製造方法。
【請求項１】
アッパーシェル部とロアシェル部をそれぞれ別々に金型で射出成形し、上記アッパーシェル部とロアシェル部の開口周縁部を合体して一体的に接合して形成する熱可塑性合成樹脂製の中空樹脂成形品の製造方法において、
上記アッパーシェル部とロアシェル部の開口周縁部の接合面は、それぞれその合成樹脂の融点を大きく上回る温度で加熱されて溶融された後、相互に溶融状態で接合され、圧接して保持し、
上記接合面の温度が、上記アッパーシェル部とロアシェル部を構成する合成樹脂の結晶化温度よりも５０℃高い温度から結晶化開始温度までの間に下がった時点で、上記圧接の圧接圧よりも高い圧力で上記開口周縁部を圧縮して上記アッパーシェル部とロアシェル部の上記開口周縁部を溶着したことを特徴とする中空樹脂成形品の製造方法。
【請求項２】
上記接合面の温度が、上記アッパーシェル部とロアシェル部を構成する合成樹脂の結晶化温度より５０℃高い温度から結晶化開始温度までの間に下がった時点で、上記圧縮圧よりも高い圧力で上記開口周縁部を圧縮して、融合された上記開口周縁部の内面の接合界面に、上記中空樹脂成形品の内部方向に滑らかに凸状部を形成した請求項１に記載の中空樹脂成形品の製造方法。
【請求項３】
上記アッパーシェル部とロアシェル部のそれぞれの上記開口周縁部は、全周に亘りそれぞれ略直角に外側に張り出したフランジ部を形成し、該フランジ部を相互に圧接して上記開口周縁部を溶着する請求項１又は請求項２に記載の中空樹脂成形品の製造方法。
【請求項４】
上記アッパーシェル部とロアシェル部のそれぞれの上記開口周縁部は、全周に亘りそれぞれ略直角に外側に張り出したフランジ部が形成され、該フランジ部の底面と上記アッパーシェル部とロアシェル部のそれぞれの上記開口周縁部の上記中空樹脂成形品の内面で構成される断面略Ｌ字形の部分をそれぞれ加熱して溶融した後、上記フランジ部を相互に接合し、圧縮して保持し、溶着した請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の中空樹脂成形品の製造方法。
【請求項５】
上記アッパーシェル部とロアシェル部の射出成形は、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、エチレンビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）、ナイロン、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）のうち少なくとも１種類の材料を使用して成形する請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の中空樹脂成形品の製造方法。
【請求項６】
上記アッパーシェル部とロアシェル部の内側樹脂層は、それぞれの上記開口周縁部が全周に亘りそれぞれ略直角に外側に張り出したフランジ部を有するように、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を使用し射出成形で成形し、射出成形された上記アッパーシェル部とロアシェル部の内側樹脂層の外側を上記フランジ部を含めて、耐燃料透過性多層樹脂シートで被覆し一体的に接合し、その後、上記フランジ部を相互に接合し、圧縮して保持し、上記フランジ部において、上記耐燃料透過性多層樹脂シートの耐燃料透過性を有する層が近接して溶着されるように上記フランジ部を溶着する請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の中空樹脂成形品の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−１５５５８７（Ｐ２００８−１５５５８７Ａ）
【公開日】平成２０年７月１０日（２００８．７．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３５００００（Ｐ２００６−３５００００）
【出願日】平成１８年１２月２６日（２００６．１２．２６）
【出願人】（５０２１４８０３７）株式会社エフティエス (34)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月１０日（２００８．７．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月２６日（２００６．１２．２６）
【出願人】（５０２１４８０３７）株式会社エフティエス (34)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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