JP2000071407A - 多層複合体およびその使用 - Google Patents
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Abstract
り、かつ高い温度でメタノール含有燃料中での長時間の
貯蔵後もしくは運転条件下での冷却液の長時間の作用後
でも層間の付着力はそのままである、多層複合体と接触
する媒体に抗して良好な遮断効果を有する多層複合体を
提供する。 【解決手段】 少なくともポリアミド成形材料からなる
層Iとポリエステル成形材料からなる層IIを有する多
層複合体の場合に、このポリエステル成形材料が a)ポリエチレン−2,6−ナフタレートおよびポリブ
チレン−2,6−ナフタレートから選択されたポリアル
キレン−2.6−ナフタレート80〜99重量%とb)
少なくとも2個のイソシアネート基を有する1種以上の
化合物1〜20重量%とからなる混合物を含有する。
Description
有するプラスチック多層複合体、例えば管、中空体また
はフィルムである。
公知であり、多方面の使用目的に使用されている。この
管に対する課題を満たすために、管は、特に管内を流れ
る媒体に対して不活性でなければならず、高い温度およ
び低い温度ならびに機械的負荷に対して安定性でなけれ
ばならない。
足させる状態にない。例えば、脂肪族または芳香族溶
剤、燃料等を輸送する場合には、この単層管は、媒体に
対する遮断効果の不足、望ましくない寸法の変化または
僅かすぎる機械的負荷可能性のような著しい欠点を示
す。
排除する試みがなされた。十分に好適な遮断層材料は、
例えばポリエチレンナフタレートおよびポリブチレンナ
フタレートである。しかし、原則的に多層管の場合に
は、大抵のプラスチックの非相容性のために層間での付
着力が問題となる。しかし、工業的使用の場合には、個
々のポリマー層間での堅固な複合体は、絶対に必要なも
のである。
書およびドイツ連邦共和国特許第4214383号明細
書には、遮断効果を有する多層管が記載されており、こ
の多層管は、付着助剤によってポリアミド層と結合され
ている、ポリエチレンナフタレートもしくはポリブチレ
ンナフタレートからなる遮断層を有している。しかし、
これら双方の場合に付着助剤は問題を提起する。ドイツ
連邦共和国特許第4214383号明細書に記載の複合
体の場合には、熱可塑性ポリウレタンからなる複合体
は、メタノール含有燃料に対して敏感であり、したがっ
て長時間の接触により層間の付着力は失なわれ;その
上、市販の熱可塑性ポリウレタンの粘度は、ポリアルキ
レンナフタレートとの同時押出に必要とされる温度の際
に、高い粘度差のために申し分のない同時押出が極めて
困難になるような程度に低くなる。更に、既に滞留時間
が僅かである場合に、熱分解の危険性は相対的に高くな
る。欧州特許出願公開第0637509号明細書に開示
されている付着助剤は、高い温度でメタノール含有燃料
と長時間接触する場合には、脆性となり、この場合に
は、層間の付着力は同様に失なわれる。
付着助剤層を必要とする複合体は、付着助剤の使用のた
めに押し出すべき層の数が増加するという欠点を有し、
このことは、押出装置の性状および運転に対して費用を
多大なものにする。その上、多層複合体の品質の保証の
ためには、層の数が増加するに伴ない同様に費用は増大
する。
層によって1つの改善が達成される。即ち、欧州特許出
願公開第0569681号明細書、欧州特許出願公開第
0569683号明細書および欧州特許出願公開第06
01295号明細書には、ポリブチレンテレフタレート
のような部分結晶性ポリエステルおよび少なくとも2個
のイソシアネート基を有する化合物から製出された混合
物である遮断層を有する多層複合体が記載されている。
示された付着助剤不含の複合体は、高い温度でのメタノ
ール含有燃料との長時間の接触(例えば、Ford WSS-M98
D33-Aによる60℃で試験用燃料CM15を用いての試験)
の後にポリアミドとポリエステル遮断層との間の付着力
が失なわれるという欠点を有している。同様の結果は、
この種の管を冷却液用導管として使用する場合にも生じ
る。
複合体と接触する媒体、例えば燃料、殊にメタノール含
有燃料、その個々の成分、燃料蒸気、油、ならびに冷却
液ならびにその個々の成分、通常、グリコールおよび水
に抗して良好な遮断効果を有する多層複合体を提供する
ことであり、この場合この多層複合体は、付加的な付着
補助層を全く有しないが、しかし、それにも拘わらず、
個々の層は、堅固な複合体を形成させ、高い温度でメタ
ノール含有燃料中での長時間の貯蔵後もしくは運転条件
下での冷却液の長時間の作用後でも層間の付着力はその
ままである。
次の層: I.ポリアミド成形材料からなる層Iと II.a)ポリアルキレン−2,6−ナフタレート80〜
99重量%および b)少なくとも2個のイソシアネート基を有する1種以
上の化合物1〜20重量%からなる混合物を含有するポ
リアルキレン−2,6−ナフタレート成形材料からなる
層IIとを有し、この場合ポリアルキレン−2,6−ナ
フタレートは、ポリエチレン−2.6−ナフタレートま
たはポリブチレン−2,6−ナフタレートであり、さら
に成分II.bに由来するイソシアネート基は、層II
中に0.03〜3重量%の濃度で含有されているおり、
この場合これらの層は、付加的な付着補助層を使用せず
に互いに堅固に結合している多層複合体によって解決さ
れる。
重縮合体および共重縮合体が当てはまる。例としては、
4.6−ポリアミド、6.6−ポリアミド、6.12−
ポリアミド、8.10−ポリアミド、10.10−ポリ
アミド等が挙げられる。好ましいのは、6−ポリアミ
ド、10.12−ポリアミド、11−ポリアミド、12
−ポリアミドおよび12.12−ポリアミドである。
[ポリアミドの表記は、国際的な命名法に相応し、この
場合最初の数字は、出発ジアミンのC原子数を表わし、
最後の数字は、ジカルボン酸のC原子数を表わす。1つ
の数字だけが記載されている場合には、これは、α,ω
−アミノカルボン酸もしくはそれから誘導されたラクタ
ムから出発されたものを意味する。H. Domininghaus, D
ie Kunststoff und Eigenschaften, 第272頁、VDI-V
erlag(1976).] コポリアミドを使用する場合には、これは、例えばアジ
ピン酸、セバシン酸、コルク酸、イソフタル酸、テレフ
タル酸を共酸として含有し、或いはビス(4−アミノシ
クロヘキシル)−メタン、トリメチルヘキサメチレンジ
アミン、ヘキサメチレンジアミン等をコジアミンとして
含有する。
えば、D.B. Jacobs, J. Zimmermann, Polymerization P
rocesses, 第424〜467頁;Interscience Publish
ers,New York (1977);ドイツ連邦共和国特許出願公告
第2152194号明細書)。
混合された脂肪族/芳香族重縮合体であり、例えばこれ
は、米国特許第2071250号明細書、米国特許第2
071251号明細書、米国特許第2130523号明
細書、米国特許第2130948号明細書、米国特許第
2241322号明細書、米国特許第2312966号
明細書、米国特許第2512606号明細書、米国特許
第3393210号明細書もしくはKirk-Othmer, Encyc
lopedia of Chemical Technology, 第3版,第18巻,第
328頁および第435頁,Wiley & Sons (1982)に記載
されている。ポリアミドとして適している重縮合体とし
ては、同様にポリ(エーテルエステルアミド)もしくは
ポリ(エーテルアミド)である。この種の生成物は、例
えばドイツ連邦共和国特許出願公開第2712987号
明細書、ドイツ連邦共和国特許出願公開第252399
1号明細書およびドイツ連邦共和国特許出願公開第30
06961号明細書に記載されている。
〜2.8の範囲内の相対粘度(ηre l)に相応して、5
000を上廻り、特に10000を上廻る。
端基の少なくとも30%がアミノ基であるようなポリア
ミドが層Iに使用される。
されるかまたは混合物で使用される。
ポリアルキレン−2,6−ナフタレートは、耐衝撃性に
調節されていてよい。このために適したポリマーは、例
えばエチレン/プロピレンコポリマーまたはエチレン/
プロピレン/ジエンコポリマー(欧州特許出願公開第2
95076号明細書)、ポリペンテニレン、ポリオクテ
ニレン、またはアルケニル芳香族化合物と脂肪族オレフ
ィンまたはジエンとからのランダムに構成されたかまた
はブロック状に構成されたコポリマーである(欧州特許
出願公開第261748号明細書)。更に、耐衝撃性に
するゴムとしては次のものが挙げられる:−10℃未満
のガラス転移温度Tgを有する(メタ)アクリレートゴ
ム、ブタジエンゴムまたはスチロール/ブタジエンゴム
からの粘弾性核を有する核/外殻ゴム、この場合核は架
橋されていてよい。外殻は、スチロールおよび/または
メチルメタクリレートおよび/または他の飽和モノマー
から構成されていてよい(ドイツ連邦共和国特許出願公
開第2144528号明細書、ドイツ連邦共和国特許出
願公開第3728685号明細書)。耐衝撃性にする成
分の含量は、望ましい性質が劣化しない程度に選択する
ことができる。
ナフタレート85〜99重量%、有利に90〜98重量
%と少なくとも2個のイソシアネート基を有する1種以
上の化合物1〜15重量%、有利に2〜10重量%とか
らなる混合物を含有する。
層IIは、 a)ポリアルキレン−2.6−ナフタレート99〜95
重量%および b)1)2個のイソシアネート基を有する少なくとも1
つの化合物30〜70重量%と 2)2個よりも多いイソシアネート基を有する少なくと
も1つの化合物30〜70重量%とからなる混合物を含
有し、この場合には、層II中のイソシアネート基は、
0.03〜0.3重量%の濃度で含有されている。
96重量%およびb)による成分2〜4重量%が含有さ
れているものである。
ート基を有する少なくとも1つの化合物40〜60重量
%および2個よりも多いイソシアネート基を有する少な
くとも1つの化合物40〜60重量%の混合物からな
る。
06〜0.25重量%の濃度で存在する。
しては、殊に芳香族イソシアネートおよび(環状)脂肪
族イソシアネート、例えば1,4−フェニレンジイソシ
アネート、2,4−トルイレンジイソシアネート、2,
6−トルイレンジイソシアネート、1,5−ナフチレン
ジイソシアネート、1,6−ヘキサメチレンジイソシア
ネート、ジフェニルメタン−2,4′−ジイソシアネー
ト、ジフェニレンメタン−4,4′−ジイソシアネー
ト、ジフェニルメタン−2,2′−ジイソシアネート、
イソホロンジイソシアネート、1,4−テトラメチレン
ジイソシアネート、1,12−ドデカンジイソシアネー
トが適当である。他の例は、シクロヘキサン−1,3−
ジイソシアネート、シクロヘキサン−1,4−ジイソシ
アネート、シクロブタン−1,3−ジイソシアネート、
2,4−ヘキサヒドロトルイレンジイソシアネート、
2,6−ヘキサヒドロトルイレンジイソシアネート、ヘ
キサヒドロトルイレンジイソシアネート、2,6−ヘキ
サヒドロトルイレンジイソシアネート、ヘキサヒドロ−
1,3−フェニレンジイソシアネート、ノルボルナンジ
イソシアネート、p−キシリレンジイソシアネートまた
はm−キシリレンジイソシアネート、ペルヒドロ−2,
4′−ジフェニルメタンジイソシアネートおよびペルヒ
ドロ−4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネートで
ある。
基を含有する化合物として、イソホロンジイソシアネー
ト、ならびにこのイソホロンジイソシアネート自体の反
応生成物ならびにこのイソホロンジイソシアネートと適
当な反応体、例えば炭素鎖中に2〜10個のC原子を有
するα,ω−ジオールとの反応体は、特に有利であるこ
とが判明した。
2個の分子のイソホロンジイソシアネートの反応から生
じ、この場合それぞれ2個のイソシアネート基の反応に
よる結合は、ビウレット基の形成下に行なわれる。
れ2個のイソホロンジイソシアネート分子をジオールの
1個の分子と反応させることによって得られ、この場合
には、それぞれイソホロンジイソシアネートの1個のイ
ソシアネート基は、ジオールのヒドロキシル基の1個と
ウレタン結合を形成する。特に十分に好適なジオールの
例は、ブタンジオールおよびジエチレングリコールであ
る。
化合物としては、有利に正確に3個のイソシアネート基
を有する化合物が使用される。このような化合物として
は、例えばトリフェニルメタン−4,4′,4′′−ト
リイソシアネートが適当であり、さらに上記の他のジイ
ソシアネートからの反応生成物、殊にこのジイソシアネ
ートのトリイソシアヌレート、例えばヘキサメチレンジ
イソシアネートのそれぞれ3個の分子の反応により生じ
るトリイソシアヌレートが適当である。特に好ましいの
は、イソホロンジイソシアネートのそれぞれ3個の分子
の反応によって生じるトリイソシアヌレートである。
いてよい。イソシアネート基の封鎖は、公知である(例
えば、Paint Resin 58 (1988) 5, 18 − 19)。例え
ば、イソシアネート基とジオール、ピラゾール、オキシ
ム、殊にケトオキシム、ならびにラクタム、殊にカプロ
ラクタムとの反応による封鎖が記載されている。
用の助剤および添加剤、例えば難燃剤、安定剤、可塑
剤、加工助剤、粘度改良剤、充填剤、殊に導電率を改善
するためのもの、顔料等を添加することができる。殊
に、引火性媒体と接触する状態にある層は、カーボンブ
ラック、炭素繊維、黒鉛フィブリル、金属繊維、金属粉
末または類似物の添加によって導電性に調節することが
好ましく、したがって表面抵抗は、109Ωcm未満で
ある。記載された薬剤の量は、望ましい性質に重大な影
響が及ぼされることがないような程度に計量供給され
る。
公知方法により、II.a)およびII.b)に記載の
成分を良好に混練する混合装置、例えば二軸混練機中で
成分II.a)およびII.b)の融点に向けられる温
度、一般に200〜300℃で溶融混合することによっ
て行なわれる。
は、イソシアネートの加工の際に常用で公知の触媒を使
用することができる。
前に乾燥され、空気湿分を遮断しながら貯蔵される。
は、多層複合体を製造するために使用される同時押出装
置または射出成形装置の供給押出機中で直接に行なうこ
とができ、したがって層IIのための成形材料は、直接
にこの層IIの製造に接続されて、他の中間貯蔵なしに
多層複合体の1つの層に加工されることができる。同時
押出の場合には、多層複合体の製造の際の加工条件は、
溶融液が十分に高い圧力で互いに引かれるように選択す
ることができる。
って行なわれる。
な安定性ならびに(石油)化学物質、溶剤および燃料に
対する拡散に抗する良好な遮断効果を示す。更に、2つ
の層は、高い運転温度の場合にも持続的に堅固に互いに
結合されており、したがって例えば管の熱膨張または曲
げの際に異なる層の互いの剪断を全く生じない。更に、
また二層複合体とともに、例えば三層またはそれ以上の
層からなる別の複合体タイプを、他の層IもしくはII
を付加的に混入することにより製造することも可能であ
る。
複合体は、三層の構造:層I/層II/層Iを有してい
る。
管の場合に外側で層Iに引続くゴム層が含有されていて
よい。
る三層管の場合には、層厚は、例えば内部から外部に向
かって0.2mm、0.2mm、0.6mmであること
ができる。また、本発明によれば、別の層厚分布は、例
えば0.4mmの厚手の中間層を有することが考えられ
る。
ばガソリンスタンドの供給管用の本発明による多層複合
体は、有利に使用されるか、或いはブレーキ液、冷却液
および水圧液ならびに燃料を移送するための自動車分野
において、本発明による多層複合体は、有利に使用され
る。もう1つの使用は、本発明による多層複合体から、
殊に自動車分野のための中空体、例えば燃料用容器また
は注入管を製造することにある。この場合、管は、真っ
直ぐな形で使用されることができるかまたは波形で使用
されることもできる。特に好ましくは、本発明による多
層複合体は、湾曲した範囲内でのみ波形にされている。
範囲は、フィルム、例えば僅かなガス透過性が要求され
る包装用フィルムである。
を用いて測定された。
の測定は、DIN53727/ISO307の記載によ
り25℃で0.5重量%のm−クレゾール溶液を使用し
ながら行なわれた。
ド1gは、m−クレゾール50ml中に25℃で溶解さ
れた。この溶液は、過塩素酸を用いて電位差により滴定
された。
するために、重縮合体1gは、ベンゾールアルコール5
0ml中に窒素の被覆下に165℃で溶解された。溶解
時間は、最大20分間であった。この溶液は、エチレン
グリコール中のKOHの溶液(KOH0.05モル/
l)を用いてフェノールフタレインに対して色が急変す
るまで滴定された。
定は、DIN53728/ISO1628/5−第5部
の記載により25℃で0.5重量%のフェノール/o−
ジクロルベンゾール溶液(重量比1:1)中で行なわれ
た。
II 6g(ポリエステル、イソシアネート)は、18
0℃でジクロルベンゾール/ジブチルアミンからなる混
合物(80:20容量%)中に溶解した。この溶液を2
0℃で10%の塩酸を用いて指示薬としてのブロムフェ
ノールを対して滴定した(DIN53185)。
8033(1991−12−01)に関連する付着力試
験を用いて行なった。
料CM15;イソオクタン42.5容量部、トルオール
42.5容量部およびメタノール15容量部)を有する
管について23℃および50%の空気湿度で行なった。
200mmの長さを有する試験体を燃料混合物で充填
し、測定の間、充填された貯蔵容器と結合させた。拡散
を数時間(測定全部で24時間)に亘る拡散によって質
量損失として測定した。尺度として、拡散処理が平衡状
態で存在する場合、即ち24時間当たりに測定される質
量損失が時間とともにもはや変化しない場合に測定され
る、単位面積当りに記録された質量損失を記載した。
はない。
30%はアミノ基である) PA2:ポリアミド12(ηrel:2.05;末端基の
86%はアミノ基である) 層IIの使用されるポリエステル成形材料: Z1:ホモポリブチレン−2,6−ナフタレート(J
値:140cm3/g;TEIJIN Ltd.,Japan) Z2:ホモポリブチレンテレフタレート95重量%(J
値:115cm3/g、VESTODUR 1000, Creanova Spez
ialchemie GmbH, D-15764 Marl, Deutschland)と a.イソホロンジイソシアネートのそれぞれ2個の分子
から構成されたウレトジオン(Uretdion)50重量%、
この場合残留するNCO基は、カプロラクタムで封鎖さ
れている、および b.イソホロンジイソシアネートのイソシアヌレート5
0重量%(VESTANAT(登録商標)T1890,Creanova Spezi
alchemie GmbH, D-45764 Marl, Deutschland)からなる
混合物5重量%からの混合物、 Z3:Z1 95重量%とZ2の場合と同様の混合物5
重量%とからなる混合物。
1mmを有する三層管を製造した。3つの個々の層の厚
さは、0.4/0.2/0.4mmであった。この管を
実験室用押出装置上で5−層−管状工具を用いて製造
し、この場合には、この工具の2つの通路を閉鎖した。
加工の際の質量温度は、ポリアミドPA1およびPA2
については230℃であり、成形材料Z2については2
50℃であり、かつ成形材料Z1およびZ3については
270℃である。
装置中でメタノール含有燃料を用いて60℃で1000
時間、内部から燃料と反応作用させた。この場合には、
SAE J 1737による浸透率を測定した。引続
き、こうして状態調節された管を取り出し、真空箱中で
60℃で24時間、乾燥させた。その後に、前記管から
ISO 8033、タイプ4による試験体を完成させ、
外層と中間層との間の付着力ならびに内層と中間層との
間の付着力を測定した。
Claims (13)
- 【請求項1】 少なくとも次の層: I.ポリアミド成形材料からなる層Iと II.ポリエステル成形材料からなる層IIを有し、この
場合これらの層は、付加的な付着補助層を使用せずに互
いに堅固に結合している多層複合体において、このポリ
エステル成形材料が a)ポリエチレン−2,6−ナフタレートおよびポリブ
チレン−2,6−ナフタレートから選択されたポリアル
キレン−2.6−ナフタレート80〜99重量%と b)少なくとも2個のイソシアネート基を有する1種以
上の化合物1〜20重量%とからなる混合物を含有し、
この場合には、さらに成分II.bに由来するイソシア
ネート基は、層II中に0.03〜3重量%の濃度で含
有されていることを特徴とする、多層複合体。 - 【請求項2】 層Iのポリアミドの場合に全ての末端基
の少なくとも30%はアミノ基である、請求項1記載の
多層複合体。 - 【請求項3】 層IIは a)ポリアルキレン−2.6−ナフタレート99〜95
重量%および b)1)2個のイソシアネート基を有する少なくとも1
つの化合物30〜70重量%と 2)2個よりも多いイソシアネート基を有する少なくと
も1つの化合物30〜70重量%とからなる混合物1〜
5重量%を含有し、この場合には、層II中のイソシア
ネート基は、0.03〜0.3重量%の濃度で含有され
ている、請求項1または2記載の多層複合体。 - 【請求項4】 層II中で2個のイソシアネートを有す
る化合物としてイソホロンジイソシアネートまたはこれ
からそれ自体を反応させることによって導出されるかま
たは2〜10個のC原子を有するα,ω−ジオールと反
応させることによって導出される化合物を使用する、請
求項1から3までのいずれか1項に記載の多層複合体。 - 【請求項5】 2個よりも多いイソシアネート基を有す
る化合物がイソホロンジイソシアネートから導出される
トリイソシアヌレートである、請求項3または4記載の
多層複合体。 - 【請求項6】 層IIがラクタムによって封鎖されたイ
ソシアネートを含有する、請求項1から5までのいずれ
か1項に記載の多層複合体。 - 【請求項7】 連続層I/II/Iを含む、請求項1か
ら6までのいずれか1項に記載の多層複合体。 - 【請求項8】 1つの層が109Ωcm未満の表面抵抗
をもって導電性に調節されている、請求項1から7まで
のいずれか1項に記載の多層複合体。 - 【請求項9】 付加的に層Iに引続くゴム層を含む、請
求項1から8までのいずれか1項に記載の多層複合体。 - 【請求項10】 管または中空体である、請求項1から
9までのいずれか1項に記載の多層複合体。 - 【請求項11】 輸送(石油)化学物質のための請求項
1から10までのいずれか1項に記載の多層複合体の使
用。 - 【請求項12】 ブレーキ液用導管、冷却液用導管、水
圧液用導管または燃料用導管としての内燃機関分野にお
ける請求項1から10までのいずれか1項に記載の多層
複合体の使用。 - 【請求項13】 燃料用容器または注入管としての請求
項1から10までのいずれか1項に記載の多層複合体の
使用。
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