燃料箱制造工艺以及该燃料箱在混合动力车辆中的用途制造技术

本发明专利技术涉及一种燃料箱制造工艺以及该燃料箱在混合动力车辆中的用途，该燃料箱包括热塑性塑料壁和位于燃料箱外表面的至少一部分上的纤维加强件，其中：将熔融热塑性塑料型坯在模具内模制，然后将其冷却，制得燃料箱壁；纤维加强件选用包括与燃料箱壁材料相似或相容的热塑性塑料，该加强件被加热至其热塑性塑料被软化甚至熔化；用力将加强件施加于燃料箱的外表面上，使得二者可以焊接在一起，其中，纤维加强件中的纤维含量为至少30％，其中，纤维加强件的拉伸强度为至少2000MPa。

Fuel tank manufacturing process and the use of the fuel tank in hybrid vehicles

Use of the invention relates to a fuel tank manufacturing process and the fuel tank in a hybrid vehicle, the fuel tank includes a thermoplastic fiber wall and at least a portion of the outer surface of the fuel tank is located in the reinforcement, wherein the molten thermoplastic plastic parison in the mold mold, then the cooling system of fuel tank wall; fiber reinforcement and selection including fuel tank wall material of similar or compatible thermoplastic plastics, the reinforcing member is heated to the thermoplastic plastic is softened or even melted; the outer surface of the reinforcement force applied to the fuel tank, so that the two can be welded on together, the fiber content in reinforcing fibers of at least 30%, the tensile strength of fiber reinforced member is at least 2000MPa.

【技术实现步骤摘要】
燃料箱制造工艺以及该燃料箱在混合动力车辆中的用途本申请是分案申请，其母案申请的申请号为201180013265.X(国际申请号为PCT/EP2011/053377)，申请日为2011年3月7日，专利技术名称为“一种燃料箱制造工艺以及该燃料箱在混合动力车辆中的用途”。本专利技术涉及一种燃料箱的制造工艺，也涉及该燃料箱在混合式发动机车辆中的用途。混合式发动机一般指内燃机和电动机的结合。混合式发动机的一般工作原则就是，根据不同模式，要么电动机工作、要么内燃机工作、要么两者同时工作。其中一个具体的原则就是：-在静止阶段(当车辆静止时)，两个发动机都是关闭的；-在启动阶段，由电动机推动汽车，直到较高速度(25或者30km/h)；-当达到较高速度时，由内燃机接管；-当快速加速时，两个发动机同时工作，这样可以获得与同功率发动机相同甚至更高的加速度；-在减速和刹车阶段，动能用来向蓄电池充电(值得注意的是，目前市售的混合动力发动机并不都具有这个功能)。根据这个原理，内燃机并不一直在工作，于是碳罐(用于防止燃油蒸汽释放到大气中的活性炭过滤器)的净化阶段就不能正常进行，因为在净化阶段中，空气(可选地经过预热)流过碳罐，以使活性炭再生(即解除被吸附的燃油蒸汽)，然后空气被吸入发动机内以用于燃烧。并且，混合动力车辆的目的就是为了降低燃油消耗和尾气排放，在不降低发动机性能的前提下，这使得对从碳罐流出来的燃油蒸汽燃烧进行的发动机管理就会变得更加复杂，甚至不可能。所以，这些发动机的燃料箱通常是加压的(一般加至约300-400毫巴)，以便限制碳罐的负荷。这通常是由位于通气阀后的功能性元件来完成的，称作FTIV(燃料箱隔离阀)。该元件包含一个安全阀(按燃料箱最大工作压力标定)和一个电子控制器，以便在加油前将燃料箱气压调节至大气压。所以，相比传统内燃机的燃料箱，这些燃料箱必须有更高的机械强度，特别是对于塑料燃料箱来说。目前市场上的解决办法就是采用厚度较大的金属燃料箱，这显著增加了燃料箱的重量和油耗，也增加了尾气排放。针对上述压力问题，另外的办法可以是增加塑料燃料箱的壁厚以及/或者采用内部加强件(杆、间壁等)将两壁连相连，但是这些办法一般会消极影响其重量，降低燃料箱的使用容积，增加燃料箱成本。另一个办法就是为燃料箱提供焊合点(kisspoint)(即下壁和上壁的局部焊接)，但是这会降低燃料箱的工作容积。还有一种办法就是专利US5,020,687中所介绍的，即在燃料箱的外壁贴上加强织物；在燃料箱制造中，采用挤出吹塑法将该织物包覆上去；在型坯进入模具之前，先将织物放入模具内，经过吹塑后，型坯就形成了燃料箱。不过，该办法有一个大的缺点，就是由于燃料箱壁和加强织物之间的热收缩(冷却时)不同，织物上会形成褶皱。这样不但会制造应力集中区域，还可能使得一些区域更接近车体，进而在某些情况下不得不增加燃料箱在车辆上的安装空间。该办法的另一个缺点就是织物与模具的冷壁是相接触的。这样就更难熔化与型坯接触的织物壁，所以包覆效果较差，甚至出现冷焊(粘接)。因此，本专利技术的一个方面就是一种工艺，用来生产具有良好的长期机械强度的燃料箱，同时又没有上述缺点。所以，本专利技术涉及一种燃料箱制造工艺，该燃料箱包括热塑性塑料壁和位于燃料箱外表面的至少一部分上的纤维加强件(reinforcement)，其中：-将熔融热塑性塑料型坯(parison)在模具内模制，然后将其冷却，制得燃料箱壁；-纤维加强件选用包括与燃料箱壁材料相似或相容的热塑性塑料，该加强件被加热至其热塑性塑料被软化甚至熔化；-用力将加强件施加于燃料箱的外表面上，使得二者可以焊接在一起。本专利技术燃料箱的燃料可以是汽油、柴油、生物燃料等，酒精含量可以介于0％到100％。根据本专利技术，燃料箱采用热塑性塑料制成。“热塑性塑料”一词指任何热塑性聚合物，含热塑性弹性体及其混合物。“聚合物”一词既指均聚物，又指共聚物(尤指二元或三元聚合物)。共聚物的例子有(非限制性)无规共聚物、线性嵌段共聚物、非线性嵌段共聚物、接枝共聚物。任何热塑性聚合物或共聚物，只要其熔点低于分解温度，都是合适的。熔点的范围至少大于10摄氏度的合成热塑塑料尤其适合。具备分子量多分散性的材料就属于这类材料的例子。具体地说，聚烯烃类、热塑聚酯、聚酮、聚酰胺及它们的共聚物都可以使用。还可使用聚合物或共聚物的混合物，同样，也可使用聚合物跟无机物填充料、有机物填充料和/或天然填充料的混合物，例子有(非限制性的)碳、粘土类、盐类、其他无机衍生物、天然纤维或聚合物纤维。也可使用由堆叠的层粘结在一起而组成的多层结构，其中包含至少一种上述聚合物或共聚物。常用的一种聚合物就是聚乙烯。采用高密度聚乙烯(HDPE)，就获得了很好的结果。燃料箱壁可以是一层热塑性塑料，也可以是两层。额外的其它层或多层优选包含由可以阻挡液体或/气体的材料构成的阻挡层。优选地，阻挡层的性质和厚度选为可最小化与燃料箱内壁相接触的液体和气体的渗透性。该层优选采用阻挡树脂，也就是说不渗透燃料的树脂材料，比如EVOH(一种部分水解的乙烯/醋酸乙烯酯共聚物)。另外，还可对箱体进行表面处理(氟化或磺化)，使其不渗透燃油。本专利技术燃料箱优选在HDPE基外层之间设置一层EVOH基阻挡层。纤维加强件可采用许多形式；一般是短切纤维或长纤维或者连续纤维板，纤维可以经过编织也可以没经过编织。通常，短切纤维的最终长度为数十/数百微米。对于长纤维，残余长度为数毫米。当所用纤维的长度等于数十厘米时，就称为连续纤维或连续长丝。优选连续纤维，尤其是非编织的无规则分布连续纤维(称为多向纤维)。它们不但比编织长纤维更便宜，还能更加均匀地分布应力。在本专利技术情形下，另一个优势就是它们的纤维密度更低，即更高的空隙比例，优选采用热塑性塑料填充这些空隙，以便于焊接。这些纤维可以基于玻璃纤维，碳纤维或者聚合物纤维(比如聚酰胺，例如芳香族聚酰胺，如芳纶纤维)，甚至是诸如大麻或剑麻等天然纤维。优选是玻璃纤维(E玻璃、S玻璃或其它种类玻璃)。本专利技术中纤维加强所用纤维优选是与热塑性塑料相容的，所以一般也与聚烯烃类相容，尤其是与HDPE相容。为了获得这种相容性，可以采用硅烷等增容物质对纤维进行上胶(表面处理)。也可使用活性HDPE型结合料。在本情形下，优选使用马来酸酐型的活性官能团。根据本专利技术，纤维加强件包含与燃料箱的塑料相容甚至相同的热塑性塑料。对于燃料箱来说，一般是聚乙烯，尤其是HDPE。加强件中的纤维含量优选为至少30％，更优选为至少40％甚至至少45％。热塑性塑料优选熔化在纤维体积的周围和中间，以形成均质的片材，片材的至少部分表面上是热塑性塑料的，便于焊接。实际中，可以采用压缩模塑、注射模塑、喷射模塑、真空模塑或者压延加工来达到目的。优选地，加强件的生产工艺采用压缩模塑或喷射模塑法。若采用该方法，使用无规则分布的连续纤维可取得良好结果。尤其是，3B公司的含有玻璃纤维的CFM(连续长丝毡片)产品给出了良好的结果。这类毡片包含一层或多层这种纤维，纤维无规则分布，采用硅烷上胶，用粘接剂组装在一起。根据本专利技术的一种特别优选的变体，加强件覆盖住一个附接有部件的区域的至少一部分(比如：附接有加油管的加注口颈)并包含阻挡层，这样既可起到加强作用(这个区域一般较脆弱)，又可起本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料箱制造工艺，燃料箱包含热塑性塑料壁和位于燃料箱外表面的至少一部分上的纤维加强件，其中：‑将熔融热塑性塑料型坯在模具内模制，然后将其冷却，制得燃料箱壁；‑纤维加强件选用包括与燃料箱壁材料相似或相容的热塑性塑料，该纤维加强件被加热至其热塑性塑料被软化甚至熔化；以及‑用力将纤维加强件施加于燃料箱的外表面上，使得二者可以焊接在一起，其中，纤维加强件中的纤维含量为至少30％，其中，纤维加强件的拉伸强度为至少2000MPa。

【技术特征摘要】
2010.03.09 FR 1051692;2010.09.15 FR 10573731.一种燃料箱制造工艺，燃料箱包含热塑性塑料壁和位于燃料箱外表面的至少一部分上的纤维加强件，其中：-将熔融热塑性塑料型坯在模具内模制，然后将其冷却，制得燃料箱壁；-纤维加强件选用包括与燃料箱壁材料相似或相容的热塑性塑料，该纤维加强件被加热至其热塑性塑料被软化甚至熔化；以及-用力将纤维加强件施加于燃料箱的外表面上，使得二者可以焊接在一起，其中，纤维加强件中的纤维含量为至少30％，其中，纤维加强件的拉伸强度为至少2000MPa。2.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，在燃料箱壁模制过程中或之后，该壁设置有至少一个抗压区域，该区域至少局部地包含在纤维加强件的焊接区域内或者位于其附近，其中，燃料箱包括上下壁部分，所述抗压区域由一个壁部分组成，该壁部分是加厚的以及/或者位于连接燃料箱上下壁部分的至少两个部件之间。3.如权利要求2所述的工艺，其特征在于，纤维加强件焊接在包括至少一个加强柱的区域。4.如上述任一权利要求所述的工艺，其特征在于，纤维加强件受拉力作用，并在拉力作用下被施加于燃料箱表面上。5.如权利要求4所述的工艺，其特征在于，超过一半的燃料箱表面被一个或多个所述纤维加强件覆盖。6.如权利要求1-3中任一项所述的工艺，其特征在于，燃料箱用向纤维加强件施加压力，从而进行压力焊。7.如权利要求1-3中任一项所述的工艺，采用一种焊接和预热工具，并包括以下步骤：-将...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·马丁，S·杜邦，B·克里尔，
申请(专利权)人：全耐塑料高级创新研究公司，
类型：发明
国别省市：比利时,BE