JP2005185889A - ガソリンバリア性の優れた燃料容器、燃料系統部品および／または接合部の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】立体的な形状を有する、熱可塑性ポリマー樹脂、特にポリエチレン単層により構成される燃料容器、燃料系統部品および／または接合部のガソリンバリア性が優れた燃料容器、燃料系統部品および／または接合部を製造する方法を提供する。
【解決手段】立体的な形状を有する、熱可塑性ポリマー樹脂により構成される燃料容器、燃料系統部品および／または接合部の熱可塑性ポリマー樹脂表面に、表面処理を施した後にガソリンバリア性塗膜を形成させることを特徴とする、ガソリンバリア性の優れた燃料容器、燃料系統部品および／または接合部を製造する方法。
【選択図】 無

Description

本発明は、自動車等に使用される燃料容器、燃料系統部品および／または接合部からのガソリン揮散量が少ない、ガソリンバリア性の優れた燃料容器、燃料系統部品および／または接合部を製造する方法である。

炭化水素類、たとえばガソリンを保存するための容器、部品および／または接合部にプラスチック製品が近年好適に使用されてきており、その一例として自動車用燃料容器、燃料系統部品および／または接合部が挙げられる。また、プラスチックとしてはポリエチレン（特に高密度ポリエチレン）が経済性、成形加工性、機械的強度などの点で期待されており、また使用されている。
しかし、ポリエチレン製の燃料容器、燃料系統部品および／または接合部は保存されるガソリンの気体、または液体がポリエチレンの壁を透過して大気中に揮散しやすい欠点を有することが知られている。

かかる欠点を解消するために、ポリエチレン製の燃料容器、燃料系統部品および／または接合部にハロゲンガス（フッ素、塩素、臭素）あるいは三酸化硫黄などによりポリエチレン表面をハロゲン化あるいはスルホン化する方法がある。またポリアミド樹脂とポリエチレン樹脂とを多層化する方法、エチレン−ビニルアルコール共重合体樹脂とポリエチレンとを多層化する方法、エチレンーテトラフルオロエチレン共重合体樹脂とポリアミド樹脂を多層化する方法などが知られている。
特開２００３−１０６２３１号公報 特開平６−１３４９４７号公報 特開２００３−２０７１号公報 特開２００２−３５７２８５号公報

しかしながらポリエチレン表面をハロゲン化またはスルホン化においてはポリエチレン単層品にフッ素ガスや硫酸ガスを吹き込むことで処理されるが、ガスの毒性や後処理の問題があり、他方多層化は製造コストが高くなる問題が挙げられる。
このような問題を解決し、さらに安全かつ安価にガソリンバリア性を有するポリエチレン製の燃料容器、燃料系統部品および／または接合部を製造する方法として、ガソリンバリア性を有する塗膜をポリエチレン表面上に形成することが考えられるが、ポリエチレン表面の濡れ張力は小さく、表面処理をしないまま塗装すると、塗料にはじきが生じてしまい、塗膜を形成させることは困難である。

本発明の目的は上記問題点を解決し、立体的な形状を有する、熱可塑性ポリマー樹脂、特にポリエチレン単層により構成される燃料容器、燃料系統部品および／または接合部のガソリンバリア性が優れた燃料容器、燃料系統部品および／または接合部を製造する方法を提供することにある。

本発明者らは上記課題を解決するため鋭意検討した結果、熱可塑性ポリマー樹脂、特にポリエチレン単層により構成される立体的な形状を有する燃料容器、燃料系統部品および／または接合部の熱可塑性ポリマー樹脂表面に表面処理を施し、その後ガソリンバリア性塗膜を形成することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成した。
即ち本発明は、立体的な形状を有する、熱可塑性ポリマー樹脂により構成される燃料容器、燃料系統部品および／または接合部の熱可塑性ポリマー樹脂表面に、表面処理を施した後にガソリンバリア性塗膜を形成させることを特徴とする、ガソリンバリア性の優れた燃料容器、燃料系統部品および／または接合部を製造する方法である。

本発明により、熱可塑性ポリマー樹脂から構成される立体的な形状を有する燃料容器、燃料系統部品および／または接合部において表面処理を施し、その後ガソリンバリア性塗膜を形成することで、ガソリンバリア性を有するポリエチレン製の燃料容器、燃料系統部品および／または接合部を、安全かつ安価に作製できる方法が提供できる。

本発明において、燃料容器、燃料系統部品および／または接合部とは自動車、オートバイ、船舶、航空機、発電機および工業用、農業用機器に搭載された燃料容器、燃料系統部品および／または接合部、燃料を補給させるための燃料容器、燃料系統部品および／または接合部、さらにはこれら稼動のために用いる燃料を保管するための燃料容器、燃料系統部品および／または接合部を意味する。

燃料としてはガソリンおよびメタノール、エタノールまたはMTBTなどをブレンドしたガソリンすなわち含酸素ガソリンが代表例として挙げられるが、その他の重油、軽油、灯油なども例示される。

本発明において、燃料容器、燃料系統部品および／または接合部に使用される樹脂としては熱可塑性ポリマー樹脂であればいずれでも良く、また単層、多層の燃料容器、燃料系統部品および／または接合部であっても差し支えない。ただし、経済性、成形加工性、機械的強度などの点でポリエチレン樹脂の単層が好ましい。

本発明の方法で使用されるガソリンバリア性塗料から得られる塗膜の層厚は1〜100μｍ程度、好ましくは3〜50μｍが実用的である。1μｍ未満であると塗膜の欠陥が生じやすく、100μｍを越えるとその膜厚の制御が困難になる。

本発明の方法で使用されるガソリンバリア塗料は、エポキシ樹脂とアミン系硬化剤からなるものが好ましい。また、ガソリンバリア性塗料から得られる塗膜の60℃におけるガソリン透過係数が2 g・mm／m^２・day以下、好ましくは１ g・mm／m^２・day以下、さらに好ましくは0.5 g・mm／m^２・day以下である。2 g・mm／m^２・dayを超えると塗膜の層厚を厚くしなくてはガソリンが透過するため塗料の塗付量が多くなり、膜厚の制御が困難になる上、経済的に問題が生じる。

本発明の方法で使用される表面処理方法としては立体的形状を有する燃料容器、燃料系統部品および／または接合部の表面処理できればいずれでも良いが、処理の容易さ、生産性の観点からフレーム処理、プラズマ処理もしくはUV処理が好ましい。

本発明の方法で使用される塗装方法として、立体的形状を有する燃料容器、燃料系統部品および／または接合部が処理できればいずれでも良く、浸漬塗装方法もしくはスプレー塗装方法が選択できる。特にスプレー塗装が好ましい。

本発明の塗装方法を実施した後に、エアナイフ法やロール絞り法により塗布量の調整、外観の均一化、膜厚の均一化を行うことも可能である。

ガソリンバリア性塗料を熱可塑性ポリマー樹脂の表面に形成する場合には、熱可塑性ポリマー樹脂表面との湿潤を助けるために本発明で使用するガソリンバリア性塗料の中に、シリコンあるいはアクリル系化合物といった湿潤剤を添加しても良い。適切な湿潤剤としては、ビックケミー社から入手しうるBYK331、BYK333、BYK348、BYK381などがある。これらを添加する場合には、ガソリンバリア性塗料の固形分量を基準として0.01重量％〜2.0重量％の範囲が好ましい。

また、本発明の方法で形成されるガソリンバリア性塗膜の酸素バリア性、耐衝撃性、耐熱性などの諸性能を向上させるために、ガソリンバリア性塗料の中にシリカ、アルミナ、マイカ、タルク、アルミニウムフレーク、ガラスフレークなどの無機フィラーを添加しても良い。高い酸素バリア性を考慮した場合には、このような無機フィラーが平板状であることが好ましい。これらを添加する場合には、ガソリンバリア性塗料の固形分重量を基準として0.01重量％〜10.0重量％の範囲が好ましい。

さらに、本発明の方法で使用されるガソリンバリア性塗料の熱可塑性ポリマー樹脂表面に対する接着性を向上させるために、ガソリンバリア性塗料の中にシランカップリング剤、チタンカップリング剤などのカップリング剤を添加しても良い。これらを添加する場合には、ガソリンバリア性塗料の全重量を基準として0.01重量％〜5.0重量％の範囲が好ましい。

さらに、本発明の方法で使用されるガソリンバリア性塗料には必要に応じ、硬化性を増大させるための例えばN-エチルモルホリン、ジブチル錫ジラウレート、ナフテン酸コバルト、塩化第一錫などの硬化促進触媒、ベンジルアルコールなどの有機溶剤、リン酸亜鉛、リン酸鉄、モリブデン酸カルシウム、酸化バナジウム、水分散シリカ、ヒュームドシリカなどの防錆添加剤、フタロシアニン系有機顔料、縮合多環系有機顔料などの有機顔料、酸化チタン、酸化亜鉛、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、アルミナ、カーボンブラックなどの無機顔料等の各成分を必要割合量添加しても良い。

本発明の方法でガソリンバリア性塗料を熱可塑性ポリマー樹脂表面上に塗装をした後、塗膜を形成させるための硬化温度は150℃以下、好ましくは100℃以下、さらに好ましくは80℃以下である。150℃を超えると熱可塑性ポリマー樹脂が熱により変形してしまうため、好ましくない。

本発明の方法でガソリンバリア性塗料を熱可塑性ポリマー樹脂表面上に塗装をした後、空気中に浮遊する埃や塵が塗膜を汚さない程度まで塗膜を形成させるための硬化時間は１時間以内、好ましくは20分以内、さらに好ましくは10分以内である。硬化時間が1時間を超えると生産性が低下し、好ましくない。

本発明の方法でガソリンバリア性塗料を熱可塑性ポリマー樹脂表面上に塗装をした後、塗膜を形成させるための硬化に際して使用される加熱装置はドライヤー、高周波誘導加熱、遠赤外線加熱、ガス加熱による方法など従来公知の方法の中から適宜選択して用いることができる。

以下に本発明の実施例を紹介するが、本発明はこれらの実施例により何ら制限されるものではない。

＜接着性＞
実施例１
ポリエチレン製タンク(90×100×140mm)にUV表面処理機(春日電機(株)PL16-110)を使用して30秒表面処理を施し、ポリエチレン製タンク表面の濡れ張力を45mN／mとした。このタンク表面に、エポキシ樹脂としてメタキシリレンジアミンから誘導されたグリシジルアミン部位を有するエポキシ樹脂（三菱ガス化学(株)製；TETRAD-X）と、アミン系硬化剤としてメタキシリレンジアミン1molに対しアクリル酸メチル0.93molを反応させた反応物を使用し、これらを当量配合したものからなるガソリンバリア性塗料を塗付し、1時間／60℃で硬化させて厚さ約10μmの塗膜を形成させ(ガソリン透過係数0.03g・mm／m²・day)、ポリエチレン製タンク表面と塗膜の接着性の評価を行なった。結果を表１に示す。

実施例２
ポリエチレン製タンク(90×100×140mm)にプラズマ表面処理装置(春日電機(株)製PS-601S)を使用して10m／minの移動速度で表面処理を施し、ポリエチレン製タンク表面の濡れ張力を76mN／mとした。それ以外は実施例１と同様の方法で接着性の評価を行なった。結果を表１に示す。

実施例３
ポリエチレン製タンク(90×100×140mm)にフレーム表面処理装置(Arcogas社製)を使用して50m／minの移動速度で表面処理を施し、ポリエチレン製タンク表面の濡れ張力を50mN／mとした。それ以外は実施例１と同様の方法で接着性の評価を行なった。結果を表１に示す。

実施例４
硬化条件を10分／100℃とした以外は実施例１と同様の方法で接着性の評価を行なった。結果を表１に示す。

実施例５
エポキシ樹脂として、メタキシリレンジアミンから誘導されたグリシジルアミン部位を有するエポキシ樹脂（三菱ガス化学(株)製；TETRAD-X）の代わりに、ビスフェノールＡから誘導されたグリシジルエーテル部位を有するエポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン(株)製；エピコート８２８）を使用した(ガソリン透過係数1.21g・mm／m²・day)以外は、実施例１と同様の方法で接着性の評価を行なった。結果を表１に示す。

比較例１
表面処理をしないポリエチレン製タンク(90×100×140mm)を使用し(濡れ張力27mN／m)、それ以外は実施例１と同様の方法で接着性の評価を行なった。結果を表１に示す。

＜ガソリンバリア性＞
実施例６
実施例１で得られたガソリンバリア性塗膜が形成されたポリエチレン製タンクにガソリン(FuelC(ASTM D 471) 90(vol%)＋エタノール10(vol%))を500g入れ、６０℃におけるガソリン揮散量を測定した。結果を表２に示す。

実施例７〜１０
実施例２〜５で得られたポリエチレン製タンクを使用し、実施例６と同様の方法でガソリン揮散量を測定した。結果を表２に示す。

比較例２
表面処理をしないポリエチレン製タンクを使用し、実施例６と同様の方法でガソリン揮散量を測定した。結果を表２に示す。

本発明で得られる燃料容器、燃料系統部品および／または接合部は、当該部からのガソリン揮散量が少なく、ガソリンバリア性に優れているので、自動車等に使用できる。

Claims (8)

1. 立体的な形状を有する、熱可塑性ポリマー樹脂により構成される燃料容器、燃料系統部品および／または接合部の熱可塑性ポリマー樹脂表面に、表面処理を施した後にガソリンバリア性塗膜を形成させることを特徴とする、ガソリンバリア性の優れた燃料容器、燃料系統部品および／または接合部を製造する方法。
2. 前記熱可塑性ポリマー樹脂が、ポリオレフィン樹脂および／またはエチレンービニルアルコール共重合体である請求項１に記載の製造方法。
3. 前記熱可塑性ポリマー樹脂が、ポリエチレン樹脂である請求項１に記載の製造方法。
4. 前記ガソリンバリア性塗膜の60℃におけるガソリン透過係数が2 g・mm／m^２・day以下である請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法。
5. 前記ガソリンバリア性塗膜が、エポキシ樹脂とアミン系硬化剤からなる塗料から形成されるものである請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法。
6. 前記表面処理方法が、フレーム処理、プラズマ処理およびUV処理から選ばれる少なくとも1種の処理方法である請求項１〜５のいずれかに記載の製造方法。
7. 前記ガソリンバリア性塗膜を形成する際の塗装方法が、浸漬塗装方法またはスプレー塗装方法である請求項１〜６のいずれかに記載の製造方法。
8. 前記ガソリンバリア性塗膜を形成するための硬化温度が150℃以下であり、かつ硬化時間が１時間以内である請求項１〜７のいずれかに記載の製造方法。