专利名称：用于制造具有内部辅件的塑料燃料储箱的方法
用于制造具有内部辅件的塑料燃料储箱的方法本发明涉及一种用于制造塑料燃料储箱(FT)的方法。在不同种类的车辆上的燃料储箱总体上必须满足与设计它们的使用类型相关的 密封性和渗透标准以及它们必须满足的环境要求。目前，在欧洲以及世界各地对于这些有 关在大气中以及整体上在环境中的污染物排放限制的要求存在着一种实质性的紧缩。为了限制这些排放物，特别予以注意的是在储箱和/或加油管(具体见本申请人 名下的申请WO 2004/024487)内部放置这些辅件(通气管线、阀门、挡板、加强件、等等)。 然而，当这些部件在被模制后被紧固到储箱上时，总体上有必要在该储箱中制作至少一个 开口，以便能够将所述部件引入储箱之中并将它们紧固到其上。由此在这个开口附近可能 有潜在的密封问题。因此，在几年前本申请人开发了最初模制一个切开的型坯(切成两个部分)的方 法，以便在储箱的实际模制过程中能够将多个辅件引入其中并且紧固到其上并因此避免钻 出多个开口(见本申请人名下的专利EP 1 110 697)。本申请人还已开发了一种特殊的用于这种紧固的方法(原位卡扣铆接，申请WO 2006/008308,FR 0756411以及PCT/EP2007/051326的主题，它们的内容同样地通过引用结 合到本申请中)。然而冶金学领域中常见的并且包括由熔融的材料(该熔融的材料已被允许流入 和/或经过有待被紧固的部件中的一个孔口并且然后留在那里以凝固以使得在原位形成 一个卡扣铆钉或者一种铆钉/螺栓)在原位模制一个铆钉的这种技术具有几个缺点。本申请人已确切地观察到为使该材料能够有效地流入该卡扣铆接孔口中并且 可任选地从那里溢流，必要的是这个孔口具有大于Icm甚至至少等于2cm的直径。一个 单个的紧固点总体上不足以获得一个可靠的紧固(为从那里获得具有一个完美等静态 (isostatism)的一个紧固，理想地必要的是提供3个紧固点，这些紧固点为该部件明确地 定义了一个紧固平面，因此避免了一个令人不满的紧固)。因此，这种技术不适合用于小尺 寸的部件。此外，在其中有待紧固的这些部件是重的情况下，如果在实际中证明了卡扣铆接 孔口的数目不足以能够支持该部件的重量而未损害该型坯或储箱的壁，那么对该注塑模制 的部件的模具、该FT的模具、以及该卡扣铆接的工具进行极度地修改以便将1或2个补充 卡扣铆钉插入其中将是必要的。由此，本申请人已有给所述部件提供多个小尺寸隆起物的想法，这样使得当它通 过卡扣铆接紧固到将以FT的形状模制的型坯上时，这些隆起物将至少部分熔化以形成一 个局部焊接点(即它们的分子与该储箱壁的内表面的那些的分子缠结)。为此目的，本发明涉及通过使用包括两个空腔和一个内芯的模具来模制一个型坯 而制造装备有一个内部辅件的塑料燃料储箱的一种方法，所述方法包括以下步骤1.将该型坯引入这些模具空腔之中；2.将该内芯引入该型坯的内部，所述内芯已经首先装配有该辅件；3.关闭该模具，这样使得这些空腔与该内芯形成密封的接触；
4.通过经由该内芯吹气和/或在这些空腔的后面施加一个真空来将该型坯压靠 在这些空腔上；5.使用附接到该内芯上的一个装置通过卡扣铆接将该辅件紧固到该型坯上；6.打开该模具以取出该内芯，并且7.该型坯的最终模制是通过吹气模制(通过在该型坯内部注入一个增压的流体) 和/或热成形(通过在这些空腔之后施加一个真空)来进行的，其中该辅件包括用于该卡扣铆接的一个孔口以及至少一个隆起物，对此该构成材 料、这些尺寸以及该位置是使得通过卡扣铆接在紧固该辅件的过程中，这个隆起物将至少 部分熔化以形成一个局部焊接点，这是在另一个位置而不是所获得的铆钉(这样使得获得 了两个不同的附接点)。表述“燃料储箱”应理解为是指一种不渗透储箱，这种储箱能够在不同的和变化的 使用以及环境条件下储存燃料。这种储箱的一个实例是机动车辆装配的储箱。根据本发明的燃料储箱是由塑料制成的。术语“塑料”是指包括至少一种合成树酯聚合物的任何材料。任何类型的塑料都可以是适合的。特别适合的塑料属于热塑性塑料的类别。术语“热塑性塑料”应理解为是指包括任何热塑性的聚合物，包括热塑性弹性体， 并且还包括它们的共混物。术语“聚合物”应理解为表示均聚物和共聚物(尤其是二元或 三元的共聚物)二者。这类共聚物的实例有(非限制性地)无规共聚物类、直链嵌段共聚 物类、其他嵌段共聚物类以及接枝共聚物类。熔点在分解温度之下的任何类型的热塑性聚合物或共聚物都是适合的。具有在至 少10摄氏温度上分布的一个熔化范围的合成的热塑性塑料是特别适合的。此类材料的实 例包括在它们的分子量中呈现多分散性的那些材料。具体地讲，有可能使用聚烯烃类、热塑性聚脂类、聚酮类、聚酰胺类以及它们的共 聚物类。还可以使用聚合物或共聚物的共混物，类似地还有可能使用带有无机的、有机的和 /或天然填充剂的聚合体材料的一种共混物，这些填充剂是(例如，但不限于)碳、盐类以 及其他无机衍生物类、天然的或聚合的纤维类。还有可能使用多层结构，这些多层结构包括 堆叠层和结合层，这些层包括以上所说明的这些聚合物或共聚物中的至少一种。经常使用的一种聚合物是聚乙烯。用高密度聚乙烯(HDPE)已经获得了优异的结
果 ο该储箱的壁可以包括一个单个的热塑层、或者包括两层。有利的是，一个或多个其 他可能的附加层可以由液体和/或气体的一种阻挡材料制成的多个层来构成。优选地，阻 挡层的性质和厚度被选择为从而使与该储箱的内表面接触的液体和气体的渗透性最小化。 优选地，这个层是基于一种阻挡树酯，即不渗透燃料的一种树酯，例如像EV0H( —种部分水 解的乙烯/乙烯基乙酸酯共聚物)。可替代地，该储箱可以经受一种表面处理(氟化作用或 磺化作用)，其目的是使该储箱不渗透燃料。根据本发明的储箱优选包括一个基于EVOH的阻挡层，该阻挡层位于以HDPE为基 础的这些外层之间。根据本发明，该储箱是通过模制一个型坯来生产的。术语“型坯”应被理解为一种 总体上由熔融的塑料挤出的预成形件，该预成形件是旨在于模制成所要求的形状和尺寸后形成该储箱的壁。这个预成形件不必是一种一件式的预成形件。因此，有利的是该型坯事实上是由两个单独的件制成，例如，它们可以是两个薄 片。然而，这些件优选地如在以上提到的申请EP 1 110 697中所说明的是从同一个挤出的 管状型坯中切出而产生的，为此目的，该申请的内容通过引用结合在本申请之中。根据这个 变体，一旦一个单个的型坯已被挤出，将这个型坯沿在直径上相对的两条线在其整个长度 上切开，以获得两个分离的部分(薄片)。与两个具有恒定厚度的分开挤出的薄片的模制相比较，这种途径允许使用具有一 个可变化厚度(即在它们的长度上不是恒定的一个厚度)的型坯，该可变化的厚度是通过 一个适当的挤出装置(总体上配备有一个模口的一个挤出机，并且该模口具有一个位置可 调整的心轴)获得的。这样一个型坯考虑到由于在模具中该材料的非恒定的变形水平而在 模制过程中在该型坯上的某些点处发生了厚度的减少。在一个型坯已经模制成两个件之后，这些件通常对应地形成了该燃料储箱的下壁 和上壁，这些壁各自具有一个内表面(指向该储箱的内部)；以及一个外表面(指向该储箱 的外部)。根据本发明的方法中所使用的模具包括一个内芯，即一个具有合适的尺寸和形状 的部件，它能够在该型坯被定位在模具中时插入模具的这些空腔之间、并且将储箱内部的 这些部件紧固到其上而不将该型坯的这些边缘焊接(因为该内芯在最终模制该储箱之前 必须被拆除，在这一步骤的过程中进行这些型坯部分的焊接)。例如，在专利GB 1 410 215 中说明了这样一个部件(内芯)，其内容为此目的通过引用结合在本申请之中。这个模具同样包括两个旨在与型坯的外表面接触的空腔，该型坯是通过吹气模制 (使用在该型坯内部注入的一种增压气体将该型坯压靠在这些空腔上)和/或通过热成形 (将这些模具空腔的后面抽成真空)进行模制的。优选地，它是通过吹气制模来进行的，但优选同时还在这些空腔后面提供了吸气 (抽出一个真空)以便在型坯未被关闭并增压时使后者保持在模具中。因此，它优选地包括 在步骤6之前的一个脱气步骤。总体上讲，为了做到这一点，首先将该型坯刺穿(例如用针 来刺破它)并且然后使流体从该模具中排出(例如使用一个阀门)。在根据本发明的方法中，借助于优选的附接到总体上包括一个抬高的内芯上的一 个装置将该辅件紧固到该型坯的内表面上。优选地，在该内芯插入该模具中之前，该内芯允 许将几个附件于它们在该型坯上的对应位置上被紧固到该储箱的内部(见上述的申请WO 2007/000454)，这些附件优选是被预装配该内芯上的。根据本发明，既通过在至少一个点处卡扣铆接和通过在至少一个另外的点处一个 局部焊接而紧固该辅件。为此目的，它装备有至少一个孔口(总体上具有基本上圆形的或 者长方形的截面)用于该卡扣铆接并且装备有至少一个隆起物用于该局部焊接。这个隆 起物必须位于一个位置并且具有多个尺寸为使得在该卡扣铆接过程中，它至少部分地熔化 与构成该型坯的熔融塑料相接触并且在其中穿透，同时该辅件包围所述隆起物的部分(几 乎)不熔化(如果它可任选地不在表面处，这取决于其构成材料)。因此这个部分作为一个 停止表面，使之有可能限制该辅件整个穿透进入该熔融型坯中(并且通过这样做，以使该 FT的阻挡层在适当的地方免受损害)。在其中该FT具有一个包括阻挡层的多层结构的情况下，该隆起物的这些尺寸和形状优选为使得后者不会刺透该阻挡层。具体地讲，优选的是该隆起物相对于该辅件的表 面不会伸出(不会凸出)多于2mm、或者甚至1. 5mm。根据一个特别优选的变体(因为它减少了在卡扣铆接过程中该材料的局部压缩 之后和/或在该型坯已经冷却后该型坯收缩之后可能发生的变形)，该卡扣铆接发生在该 储箱壁中的一个凹凸部(一种拱顶)的右侧，该凹凸部当从该储箱的外部看时是凹形的并 且当从该内部看时是凸形的。实际上，这个凹凸部可以是借助于该模具中的这些空腔中的 一个凸台产生的。其尺寸依赖于该储箱和该辅件的几何形状，具体地讲在该卡扣铆接孔口 的区域中。总体上，它具有几厘米例如2至5cm的直径以及范围从Imm至15mm优选从2mm 至8mm的高度。在这个变体中，该辅件的卡扣铆接区域相对于该焊接区域优选退后了，因此当使 该辅件与该型坯相接触以便紧固到其上时，凹凸部(拱顶)中的区域中的卡扣铆接和焊接 同时发生。根据本发明的辅件可以是由任何适合于其功能的材料在上述隆起物是由一种与 该储箱内表面的材料相同或相容的材料制成的条件下制成的，从而能够实现局部焊接。最 特别优选地是，它是一种相似的聚合物(具有相同的性质，例如HDPE)，但优选具有比该储 箱的聚合物更高的熔体流动指数(MFI)以使得在其上熔化更加容易。根据本发明的一个有 利的变体，该辅件包括至少一个基于一种材料的部分，该材料具有比该储箱的材料更大的 耐热性(例如当该储箱是由HDPE制成的时，基于PA(聚酰胺)或者基于Ρ0Μ(聚甲醛))。在该辅件是基于一种与该储箱的材料相同或相容的材料时，该隆起物可以由一个 部件同其一起模制。然而，根据一个优选的变体，该隆起物属于附接到该辅件上的一个部 件。实现这的一个方式包括在该部件中制造一个孔口(或者在这个部件模制的过程中，或 者通过随后的机加工，这是总体上是更实际的)，穿过该孔口的是一个为了方便将随后被描 述为“夹子”的部件。这个变体具有以下优点，该辅件可以是由任何材料制成的；对于有待从一种与该 FT的材料相容的材料制成的夹子它是的足够。在这个变体中，该夹子可具有任何形状。总体上，它包括一个盖件(拱顶)，其构成 为或包括该隆起物并且总体上具有一个基本上圆形截面。它可以是一个板，该板具有一个 平坦的表面以及一个锥形的、可任选弯曲的边缘或一个薄的冠(或环)，该薄的冠(或环) 优选具有它的两个弯曲的边缘以使该焊接点的粘合强度加倍。当该夹子的形状像一个“实心体”板(而不像一个环)时给出了良好结果的一个实 施方案包括给该夹子的边缘提供一种榫舌从而能够进行所谓的“开花试验(flower test)” 并且因此能够进行焊接质量的测试。这种测试是一个破坏性的测试，该测试包括将两个焊 接的部件切成多个相等的部分(例如，8或16个部分)并且包括试图通过将这些焊接的部 件撕开而将它们分开(用手或者通过一个拉伸机器)。如果这些部分在这些部件中之一断 裂，那么该焊接点具有良好的质量。相反地，如果他们在该焊接点的内部断裂，那么它是一 个不好的或者所谓的“冷”焊接点。由根据本发明的方法紧固的附件可以包括多种焊接点，优选是均勻分布在这些焊 接夹子上和/或在该部件(当它是与该FT的材料相容时的一种材料制成的)本身上的焊 接点。
在其中该辅件的尺寸和重量允许它的情况下，为了获得一个坚牢的且均衡的紧 固，优选地使用至少3个固定点并且更优选一个卡扣铆钉以及2个焊接的夹子以将其紧固。 取决于该辅件的尺寸和/或重量，可以要求更多的紧固点。总体上，后者(即，它们的数目、 性质(卡扣铆钉或焊接点)以及位置)是实验测定的。它们总体上在该辅件的表面处均相 地伸展，该辅件的表面将与内储箱壁相接触。本发明还涉及使用至少一个卡口铆钉和至少一个焊接点将一个辅件紧固在其内 壁上的装备有一个辅件的FT，该焊接点相对于所述卡扣铆钉是非定域的。通过“非定域的” 是指定位在该辅件上的足够偏远的被认为是一个不同的固定点的一个区域中的别的某个 地方。这个辅件可以是任何辅件。它可以是例如一个阀、一个泵/量规模块、一个液体/ 蒸气分离容器，等。通过多个泵/量规模块或者其支架，本发明给出了多个良好的结果。附
图1至附图6以非限定的方式展示了本发明。在这些附图中，通过举例给出了 这些尺寸并且相同的数字表示相同的或类似的部件。附图1至附图4展示了优选的用于以上提及的这些焊接夹子的优选的几何形状， 并且图5和图6展示了旨在用于根据本发明的一个变体的方法的同一个辅件的两个不同视 图。图1至图4中所展示的这些夹子全都包括多个紧固接片1，这些紧固接片旨在被插 入有待紧固的附件的一个孔口(未示出)中以及具有以下形状的一个盖件中-具有来自图1和图4的变体中一个锥形边缘3的一个板2；-具有来自图2的变体中一个弯曲的锥形边缘3’的一个板2’；-具有来自图3-的变体中的一个双弯曲的边缘3”的一个拱顶2”，它优选为它使 该焊接点的粘合强度加倍(由于所获得的双焊接点)。在图4所展示的变体中，该夹子还包括多个点4，这些点均勻地分布在板4上并且 将产生增加该夹子的粘合强度的多个附加的局部焊接点。因此这个变体同样是优选的。图5和6中所展示的辅件是一个量规支架，该量规支架包括一个卡扣铆接孔口 5 以及位于一个停止表面7上的多个凹凸部或焊接平台6，其目的是限制该辅件穿透进入该 熔融的塑料中。如这幅图中可见的，包围孔口 5的卡扣铆接区域相对于停止表面7退后了 1mm，这样使得该卡扣铆接可以与该焊接同时进行，尽管事实上焊接发生在该型坯的凹凸部 (拱顶)中的一个区域上。在这个区域的右侧，该模具的这些空腔(未示出)具有一个凸 台，即互补形状的凹凸部中的一个区域。
权利要求
1.一种用于通过使用包括两个空腔以及一个内芯的模具来模制型坯而制造装备有内 部辅件的一种塑料燃料储箱(FT)的方法，所述方法包括以下这些步骤1).将该型坯引入这些模具空腔之中；2).将该内芯引入该型坯的内部，所述内芯已经首先装配有该辅件；3).关闭该模具，这样使得这些空腔与该内芯形成密封的接触；4).通过经由该内芯吹气和/或在这些空腔后面施加一个真空来将该型坯压靠在这些 空腔上；5).使用附接到该内芯上的一个装置通过卡扣铆接将该辅件紧固到该型坯上；6).打开该模具以取出该内芯，并且7).该型坯的最终模制是通过吹气制模(通过在该型坯内部注入一个增压流体)和/ 或热成形(通过在这些空腔的后面施加一个真空)来进行的，其中该辅件包括用于该卡扣铆接的一个孔口以及至少一个隆起物，对此该构成材料、 这些尺寸以及该位置是使得在通过卡扣铆接紧固该辅件的过程中，这个隆起物将至少部分 熔化以形成在另一个位置而不是所获得的铆钉的一个局部焊接点，这样使得获得了两个不 同的附接点。
2.根据前一项权利要求所述方法，其特征在于，该型坯是由两个单独的件制成，这两个 件源自同一个挤出的管状型坯，该管状型坯沿着在直径上相对的两条线在其整个长度上被 切开。
3.根据以上权利要求中的任一项所述方法，其特征在于，该FT具有一个多层结构，该 多层结构包括一个阻挡层，并且在于该隆起物的这些尺寸和形状是使得后者不会刺透该阻 挡层。
4.根据以上权利要求中的任一项所述方法，其特征在于，该隆起物是基于一种具有与 构成该FT的内表面相同性质的聚合物，但是它具有比该后者更高的熔体流动指数(MFI)。
5.根据以上权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，该隆起物属于附接到该辅 件上的一个部件。
6.根据前一项权利要求所述方法，其特征在于，该所附接的部件是一个插入该辅件一 个孔口中的夹子。
7.根据前一项权利要求所述方法，其特征在于，该夹子包括一个盖件，其构成为或者包 括该隆起物并且它具有一个板的形状，该板具有一个平坦的表面以及一个锥形的、可任选 地弯曲的边缘，或者一个优选具有其两个弯曲的边缘的薄冠(或环)的形状。
8.根据以上权利要求中的任一项所述方法，其特征在于，将该辅件装备有多个焊接点， 优选地这些焊接点均勻分布在这些焊接夹子上和/或该辅件本身上。
9.根据以上权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，通过由一个卡扣铆钉和两 个焊接夹子构成的3个紧固点来紧固该辅件。
10.根据以上权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，该卡扣铆接发生在该储箱 壁中的一个凹凸部的右侧，该凹凸部当从该储箱的外部看时是凹形的并且当从该内部看时 是凸形的。
全文摘要
一种用于通过使用模具来模制型坯而制造装备有内部辅件的塑料燃料储箱(FT)的方法，该模具包括两个空腔以及一个内芯，所述方法包括以下步骤1.将该型坯引入这些模具空腔之中；2.将该内芯引入该型坯的内部，所述内芯已经首先装配有该辅件；3.关闭该模具为使得这些空腔与该内芯密封接触；4.通过经过该内芯吹气和/或在这些空腔的后面施加一个真空而将型坯压靠在这些空腔上；5.使用附接到该内芯上的一个装置通过卡扣铆接将该辅件紧固到该型坯上；6.打开该模具以取出该内芯；并且7.通过吹气制模(通过在该型坯的内部注入一个增压流体)和/或热成形(通过在这些空腔的后面施加一个真空)进行该型坯的最终模制，其中该辅件包括用于该卡扣铆接的一个孔口(5)以及至少一个隆起物，对此该构成材料、这些尺寸、以及该位置是使得在通过卡扣铆接紧固该辅件的过程中，这个隆起物至少部分熔化以便形成在另一个位置而不是该所获得的铆钉的一个局部焊接点，以获得两个不同的附接点。
文档编号B29C49/20GK102131628SQ200980133330
公开日2011年7月20日 申请日期2009年8月4日 优先权日2008年8月7日
发明者弗雷德里克·雅诺, 拉尔夫·波尔曼, 比约恩·克里埃尔, 皮埃尔-弗朗索瓦·塔迪, 芭芭拉·马贝德 申请人:因勒纪汽车系统研究公司