JP2004098515A - 帯電防止パイプ - Google Patents

Abstract

【課題】自動車等の内燃機関用の燃料供給管路系に使用可能な帯電防止機能を具備する樹脂製多層中空体を提供する。
【解決手段】多層中空体の少なくとも一層をエチレン・メタアクリル酸共重合体の分子間を金属イオンで架橋したアイオノマー樹脂で構成し、該アイオノマー樹脂の金属イオンのイオン化傾向を示す標準単極電位が−２．７０以下とし、それにより他の多層樹脂層の静電気による帯電を防止可能としている。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、帯電防止効果を有する中空成形体に関するもので、自動車やその他内燃機関を有する燃料ラインに使用されるチューブ・ホース・パイプなどに利用できる。特に自動車用エンジンなどに必要とされる燃料用チューブ・ホース・パイプなどに利用できる。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用エンジン燃料系部品などでは、燃料タンクやエンジンに燃料を輸送するチューブ・ホース・パイプに金属パイプやゴムホースが利用されている。それら中空体の一部は樹脂化され、ＨＤＰＥによる燃料供給パイプやＰＡ１１・ＰＡ１２による燃料用チューブも採用されている。しかしながら、ＨＤＰＥやＰＡ１１・ＰＡ１２によるパイプやチューブは樹脂であるため燃料の流れによって発生する静電気が帯電しやすく、静電気による事故の発生が懸念される。また、ゴムホースも静電気による帯電が起こるため、その改良が必要とされている。そのため燃料系チューブ・ホース・パイプの樹脂チューブ・パイプやゴムホースにおいては燃料透過防止性を有する層のほかに導電性を有する層を設け３種から５種程度の多層構造体としている。
【０００３】
これら樹脂やゴムに導電性を付与するためにはカーボン系フィラーや金属系フィラーを樹脂やゴムに練りこみその導電性を改良しているが一般の樹脂やゴムに比べ高価格である。また、チューブ・ホース・パイプを製造するに当たっては、多層構造体とするために、異なる機能を有する他の樹脂層との接着層も必要となり、製造コストも高い。
【０００４】
現在採用されている部品の中で、ガソリンタンクに燃料を供給するフュエルフィラーパイプを例に取れば、金属パイプとゴムホースの組み合わせによる例があるが、金属パイプはプレス及びパイプの曲げ加工による多数の部品を溶接でつなぎ合わせ、金属パイプ部及び付属部品部（ブラケットなど）を形成させている。従って金属パイプの製造には多数の加工工程が必要となり、パイプの溶接部分などでは燃料漏れのないよう厳重な検査が必要とされる。また、他の部品とのつなぎには、ゴムホースを使用しているが、燃料透過防止性を有する高価なゴムと導電性を有するゴムとの多層構造にしている。
【０００５】
この金属パイプを樹脂化した例としては、ＨＤＰＥによるブロー成形によるパイプ例があるが、この場合には、導電性を有する改良されたＨＤＰＥと燃料透過防止性を付与する薄膜状ＰＡを分散したＨＤＰＥ層による多層構造としており、どちらも高価な樹脂となっている。
【０００６】
一方、燃料ラインのチューブでは、軽量化、防錆性、加工性、形状自由度、加工コストメリットなどから、従来の金属パイプから樹脂チューブに変わりつつあるが、ＰＡ１２による樹脂チューブを例に取れば、導電層、バリアー層、接着層、ＰＡ１２などからなる４種４層、４種５層などの多層樹脂チューブがある。これらの中で、導電層、バリヤー層、接着層などの樹脂は高価であり、安価な樹脂による機能付与と、可能な限り少ない層による成形体の製造が望まれている。
【０００７】
これらのフュエルフィラーパイプや燃料チューブにおいては、軽量化やコストダウンが望まれており、その問題を解決する必要が望まれている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記、従来の方法による、自動車やその他内燃機関を有する燃料ラインに使用されるチューブ・ホース・パイプなどにおいて、金属パイプは加工工数がかかり、錆の問題や重量が重いことなどが挙げられ、樹脂化したチューブホースでは、単体では静電気による帯電の問題があるため、高価な導電層や接着層が必要とされるなどの問題があった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、上記従来の欠点を解決し、樹脂化したチューブ・ホース・パイプなどにおいて、安価に且つ容易に帯電防止機能を付与されたものを提供することにある。
【００１０】
具体的には、多層構造を有するチューブ・ホース・パイプなどにおいて、多層中空成形体を構成する樹脂層の少なくとも一層を、エチレン・メタアクリル酸共重合体の分子間を金属イオンのイオン化傾向を示す標準単極電位が−２．７０以下である金属イオンで架橋したアイオノマー樹脂で構成させ、他の多層構成樹脂層の静電気による帯電を除去させるものである。このアイオノマー樹脂の架橋に使用する金属イオンは、望ましくは金属イオンのイオン化傾向を示す標準単極電位が−２．８０以下であり、具体的にはＫ（カリウム）による金属イオン架橋のアイオノマー樹脂が良好である。表１に各金属のイオン化傾向と標準単極電位を示す。
【００１１】
【表１】

【００１２】
本発明による多層中空成形体の構成は、上述の金属イオンで架橋されたアイオノマー樹脂層とそれに接着する燃料透過防止性を有する樹脂層（例えば、ＰＡ、ＰＥなど）からなり、必要に応じてはその他の層（より良好な燃料透過防止性樹脂層など）を設けることもあるが、基本的には帯電防止効果をもたらすアイオノマー層と燃料透過防止性を有する樹脂層とから構成させる。
【００１３】
本発明によるアイオノマー樹脂は、金属類（アルミ箔など）との接着が可能であるなどの特徴をもつが、燃料透過防止性に優れたＰＡや耐衝撃性に優れたＰＥなどとも良好な接着性を有する樹脂であり、従来の構成で必要とされた接着層を中間に設けることなくＰＡやＰＥとの２層成形体が形成できる。また、場合によってはＰＡ層とＰＥ層の中間層にアイオノマーを設けることもできる。
【００１４】
さらに本発明による別の側面は、単層もしくは多層構造を有するチューブ・ホース・パイプなどにおいて、該中空成形体を構成する樹脂層の少なくとも一層に、エチレン・メタアクリル酸共重合体の分子間を金属イオンのイオン化傾向を示す標準単極電位が−２．７０以下である金属イオンで架橋したアイオノマー樹脂を含有させ、該単層もしくは多層構成樹脂層の静電気による帯電を除去させるものである。このアイオノマー樹脂の架橋に使用する金属イオンは、望ましくは金属イオンのイオン化傾向を示す標準単極電位が−２．８０以下であり、具体的にはＫ（カリウム）による金属イオン架橋のアイオノマー樹脂が良好である。
【００１５】
このアイオノマー樹脂を含有する樹脂層の構成方法としては、例えば燃料透過防止性に優れるＰＡに、Ｋ（カリウム）イオン架橋したアイオノマー樹脂を混合し、単独では静電気が帯電するＰＡ樹脂を非帯電化させるものである。単層で形成され除電効果を有するアイオノマーを含有する樹脂は、静電気による帯電が防止でき、アイオノマー樹脂と混合する樹脂の特性を生かしたものが得られる。
【００１６】
さらに、多層構造を形成する樹脂層の一層にＫ（カリウム）イオン架橋したアイオノマー樹脂を混合して得られる効果は、多層構造体の一層にＫ（カリウム）イオン架橋したアイオノマー樹脂層を設けた場合と同様な効果をもたらし、多層構造体の帯電性を持つ他の樹脂層の除電効果が得られる。具体例としては、ガスバリヤー性に優れるＥＶＯＨ樹脂にＫ（カリウム）イオン架橋したアイオノマー樹脂を混合し、ＨＤＰＥ樹脂と多層構造にした構造体においては、静電気による帯電性のあるＨＤＰＥ樹脂の帯電を防止することができる。
【００１７】
前述のように、静電気による帯電防止効果を持つアイオノマー樹脂を単独層として多層構造体の一部に構成させるか、あるいはこの帯電防止効果を持つアイオノマー樹脂を他の樹脂と混合し、単層もしくは多層構造体を構成する一層とすることによって、単層または多層構造体の帯電防止を図ることができる。
【００１８】
これらの製造法としては単層もしくは多層中空成形体が成形可能な押出し成形やブロー成形によって成形し、所望の性能と機能を有する帯電防止性能を備えた燃料ライン系あるいは他の気体や液体の単層もしくは多層中空成形体を得るものである。
【００１９】
従って、本発明は上記機能を有する製品を押出し成形やブロー成形によって成形し、金属パイプよりも軽量で、従来の樹脂チューブよりもシンプルな構成を持つ単層もしくは多層中空成形体を提供することによって、信頼性が高くコストダウンが図れる製品を提供することにある。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
図１（ａ）〜（ｂ）は、本発明による実施第１例で、図１（ａ）は本発明による押出し成形による自動車エンジン用燃料チューブの外観略図、図１（ｂ）は、図１（ａ）の燃料チューブの部分断面略図である。
【００２２】
図１（ａ）及び（ｂ）において、押出し成形による燃料チューブ１は、エチレン・メタアクリル酸共重合体の分子間をカリウムイオンで架橋したアイオノマー樹脂層２とＰＡ１２によるナイロン樹脂層３の２層構造で構成されており、ナイロン樹脂層は燃料透過防止効果を持ち、アイオノマー樹脂層はナイロン樹脂層の静電気による帯電を除去する帯電防止層である。パイプ内を流れる燃料は、チューブの曲がり部分や管径が変化する部分、流速が早い部分などで静電気を発生させやすいが、イオン化傾向の大きな金属イオンを有するアイオノマー樹脂層を設けることによって発生した静電気が放電され、帯電防止効果をもたらす。燃料ラインの帯電防止に必要な材料の体積固有抵抗値は１０^８Ω・ｃｍ以下といわれているが、本実施例で得られた製品は、この体積固有抵抗値を持つ材料と同等な除電効果が得られた。
【００２３】
本実施例は、内面にアイオノマー樹脂層を設けているが、内面をナイロン樹脂層とし、外層部をアイオノマー樹脂層としても良い。いずれの場合も、ナイロン樹脂層に帯電する静電気はアイオノマー樹脂層で放電され、良好な帯電防止効果が得られた。
【００２４】
図２（ａ）〜（ｂ）は、本発明による実施第２例で、ブロー成形による燃料供給パイプの例で、図２（ａ）はその外観略図、図２（ｂ）はその部分断面略図である。
【００２５】
図２（ａ）において、燃料供給パイプ１１は、燃料供給口１２、本体パイプ部１３、燃料タンク（図不示）からの空気を抜くベントパイプ部１４、パイプ及び関連部品を取り付けるブラケット部１５から構成されている。ブラケット部の一部を除き、燃料供給パイプ１１は、燃料供給口１２、本体パイプ部１３、ベントパイプ部１４がブロー成形によって一体的に成形されており、その成形体はＰＡ６によるナイロン樹脂層と金属イオン架橋されたアイオノマー樹脂層の２層で構成されている。
【００２６】
図２（ｂ）は、図２（ａ）の断面Ａ−Ａを示す部分断面略図である。本体パイプ部１３及びベントパイプ部１４は多層ブロー成形され一体的に形成されており、内部層１６は金属イオン架橋されたアイオノマー樹脂層、外部層１７はＰＡ６によるナイロン樹脂層である。アイオノマー樹脂はカリウムイオンで架橋されたアイオノマー樹脂で、ＰＡ６によるナイロン樹脂層に帯電する静電気を除去する帯電防止効果を持ち、ＰＡ６によるナイロン樹脂層はガソリンなどの燃料の透過防止性を持つ。２層構造による本発明の燃料供給パイプは、ナイロン樹脂層による燃料透過防止性能とアイオノマー樹脂層による帯電防止効果に優れ、燃料供給パイプとしての良好な性能を示した。
【００２７】
図３は、帯電防止性能に優れ且つ各種樹脂との接着性に優れるアイオノマー樹脂の特性を活用した本発明による実施第３例を示すもので、その多層中空体の構成例を示すものである。
【００２８】
多層中空体１８は、ナイロン樹脂層１９、アイオノマー樹脂層２０及びポリエチレン樹脂層２１から構成されており、ナイロン樹脂層１９は燃料透過防止性を持ち、ポリエチレン樹脂層２１は耐衝撃性能に優れた機械的強度を持つ。ナイロン樹脂とポリエチレン樹脂は接着性が悪くこの２種の樹脂間では接着性能に劣り剥離が生じてしまうが、この２種の樹脂間に設けられたアイオノマー樹脂層２０は、ナイロン樹脂層１９とポリエチレン樹脂層２１の双方に対し良好な接着性能を持ち接着層としての機能をもたらす。また、本発明によるイオン化傾向の大きい金属イオンによる架橋構造をもつアイオノマー樹脂は、相い接する樹脂に帯電した静電気の除電効果があるため、この多層構造体は帯電防止性能に良い結果を示した。本実施第３例は、機械的強度に優れ、燃料透過防止性能と帯電防止性能に優れる中空体を提供でき、押出し成形、ブロー成形のいずれの工法でも製造可能である。
【００２９】
図４は、帯電防止性能に優れるアイオノマー樹脂を他の樹脂と混合し、単層で形成させた例を示す構造の断面摸式図である。
【００３０】
単層中空構造体２２は、燃料透過防止性に優れるＰＡ樹脂２３に、Ｋ（カリウム）イオン架橋したアイオノマー樹脂２４を混合して形成されている。単層中空構造体２２に含まれるアイオノマー樹脂２４はＰＡ樹脂２３に分散混合しており、混合体中のアイオノマー樹脂２４の帯電防止効果によって単層中空構造体２２の静電気による帯電が除去できる。
【００３１】
図５は、多層構造を形成する樹脂層の一層にＫ（カリウム）イオン架橋したアイオノマー樹脂を混合した例を示す断面略図である。多層構造体２５は、ガスバリヤー性に優れるＥＶＯＨ樹脂にＫ（カリウム）イオン架橋したアイオノマー樹脂を混合したアイオノマー含有樹脂層２６と、ＨＤＰＥ樹脂層２７とからなる２層構造体である。多層構造体２５を構成するＨＤＰＥ樹脂層２７は単層では静電気により帯電するが、帯電防止効果を有するアイオノマー含有樹脂層２６との多層構造体とすることによって帯電が防止され、多層構造体を構成するＨＤＰＥ樹脂層２７の帯電を防止することができる。
【００３２】
本発明は、前記実施例で示したように、押出し成形やブロー成形体で形成させた中空成形体に関するものであり、その特徴とするところは、イオン化傾向の大きな金属イオンで架橋したアイオノマー樹脂層もしくはアイオノマー混合樹脂層を多層成形体の少なくとも一層に設け、他の構成樹脂層に帯電する静電気を除電し、帯電防止性能を付与するものである。また、帯電性のある樹脂にイオン化傾向の大きな金属イオンで架橋したアイオノマー樹脂を混合し、単独では帯電性のある樹脂を改質し単層で非帯電性の中空体を得ようとするものである。さらに、アイオノマー樹脂の他の機能性樹脂との接着性能も活用し、燃料透過防止性に優れる樹脂などとアイオノマー樹脂との組み合わせによって可能なかぎり層数の少ない多層成形体を供給しようとするものである。前記実施例は、本発明の実施の態様の一例であり、前記実施例のほかに様々な態様の構造や形状を有する単層もしくは多層中空成形体が、前記実施例以外の製造法によっても提供可能なことはもちろんである。
【００３３】
また、本発明による製品は、自動車やその他内燃機関を有する燃料ラインに使用されるチューブ・ホース・パイプのみならず、静電気によって帯電する気体や液体などのチューブ・ホース・パイプとしても利用可能であり、従来の方法に比べ信頼性の高い製品が安価に且つ効率よく提供できることはもちろんである。
【００３４】
【発明の効果】
本発明により奏せられる効果は次の通りである。
【００３５】
静電気によって帯電する気体や液体などのチューブ・ホース・パイプにおいて、（１）帯電防止効果が付与された単層もしくは多層中空体が得られる。
【００３６】
（２）特に自動車やその他内燃機関を有する燃料ラインに使用されるチューブ・ホース・パイプにおいては、燃料透過防止性の優れる樹脂と組み合わせることによって要求性能に優れる単層もしくは多層中空体が安価に得られる。
【００３７】
（３）多機能で信頼性に優れる単層もしくは多層構造体が製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ），（ｂ）は第１実施例の押出し成形による燃料チューブの外観略図及び部分断面略図。
【図２】（ａ），（ｂ）は第２実施例のブロー成形による燃料供給パイプの外観略図及び部分断面略図。
【図３】は第３実施例の多層構造体の構成を示す断面略図。
【図４】は第４実施例のアイオノマー樹脂混合の単層構造体の構成を示す断面模式略図。
【図５】は第５実施例のアイオノマー樹脂混合層を持つ多層構造体の構成を示す断面略図。
【符号の説明】
１　燃料チューブ
２　アイオノマー樹脂層
３　ナイロン樹脂層
１１　燃料供給パイプ
１２　燃料供給口
１３　本体パイプ部
１４　ベントパイプ部
１５　ブラケット部

Claims (6)

1. 多層構造を有する中空成形体において、該多層中空成形体を構成する樹脂層の少なくとも一層がエチレン・メタアクリル酸共重合体の分子間を金属イオンで架橋したアイオノマー樹脂で構成され、且つ、該アイオノマー樹脂の金属イオンのイオン化傾向を示す標準単極電位が−２．７０以下であることを特徴とする多層構造を有する中空成形体。
2. 請求項１において、該アイオノマー樹脂の金属イオンの標準単極電位が好ましくは−２．８０以下であることを特徴とする多層構造中空成形体。
3. 請求項１において、該多層構造中空体が自動車やその他内燃機関を有する燃料ラインに使用されるチューブ・ホース・パイプであることを特徴とする多層構造中空体。
4. 請求項１〜３の内のいずれか１項において、該アイオノマー樹脂層以外の他の構成層の少なくとも一層が燃料透過防止性を有することを特徴とする多層構造中空成形体。
5. 単層もしくは多層構造を有する中空成形体において、該中空成形体を構成する樹脂層の少なくとも一層がエチレン・メタアクリル酸共重合体の分子間を金属イオンで架橋したアイオノマー樹脂を含有し、且つ、該アイオノマー樹脂の金属イオンのイオン化傾向を示す標準単極電位が−２．７０以下であることを特徴とする単層もしくは多層構造を有する中空成形体。
6. 請求項５において、該アイオノマー樹脂の金属イオンの標準単極電位が好ましくは−２．８０以下であることを特徴とする単層もしくは多層構造中空成形体。

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