JP2005212481A - 多層プラスチックパイプ - Google Patents

Abstract

【課題】 各々の国毎の異なる燃料もしくは国内燃料処方の使用に関してバリヤ性能の改良も達成される、多層プラスチックパイプ及び／または自走車用多層ラインを提供すること。
【解決手段】 外側から内側に向けて以下の層が設けられている、多層プラスチックパイプ、特に自走車用多層パイプライン：
・ポリアミド及び／またはポリアミドとのブレンドからなる基層、
・（EVOH）、（PVDF)、（ETFE)の群から選択されるバリヤ層プラスチックまたは金属箔からなる第一のバリヤ層、
・少なくとも一つの分離層、
・（EVOH)、（PVDF)、（ETFE)からなる群から選択されるバリヤ層プラスチックまたは金属箔からなる第二のバリヤ層。

Description

本発明は、多層プラスチックパイプ、特に自走車用多層パイプラインに関する。自走車用パイプラインは、動力車に設置されるパイプラインである。これらは、例えば、主に燃料ラインもしくはブレーキ液のためのラインである。“プラスチックパイプ”という用語には、ホース及び／またはホースラインも包含される。本発明に関連しては、“多層プラスチックパイプ”という用語は、プラスチック層の他に、少なくとも一つの金属箔層を含むパイプも意味する。一般的に、液媒体、特に燃料が、本発明の多層プラスチックパイプを通して送液される。上に定義したタイプの多層プラスチックパイプは、通常は押出成形及び／または共押出成形によって製造される。多層プラスチックパイプの層は、チューブ状、すなわち筒状になるように設計される。個々の層間の接着は、各層間に接着促進剤層を供することによって高めることができる。

冒頭に記載したタイプの多層プラスチックタイプは、基本的には従来公知である。これらのプラスチックパイプは、通常、基層プラスチック製の少なくとも一つの基層を有する。このような基層は、プラスチックパイプの機械的強度を決定し、それゆえ、パイプの支持要素を形成する。また基層プラスチックは、特に、パイプの基本的な機械的性質、例えばパイプ積層体の低温衝撃強さ、伸び、破裂圧、たわみ性、及び熱安定性を保証するものである。公知のプラスチックパイプの一つまたはそれ以上の基層は、主に、ポリアミド（ナイロン）、例えばポリアミド−１２（ナイロン−１２）から形成される。従来公知のプラスチックパイプは、バリヤ層プラスチックからなるバリヤ層も有する。このバリヤ層は、パイプ中に輸送される液媒体の拡散バリヤとして働く。例えば、バリヤ層は、パイプ中に輸送される液媒体から炭化水素が浸透することを低減させるべきである。使用し得るバリヤ層プラスチックには、例えば、ポリエチレンテレフタレート（PET)もしくはポリブチレンテレフタレート（PBT)などのポリエステル、または例えば、エチレン−ビニルアルコールコポリマー（EVOH)もしくはポリビニリデンフルオライド（PVDF)もしくはエチレン−テトラフルオロエチレンコポリマー（ETFE)が包含される。場合によっては、接着促進剤層を個々の層間に挿入して、積層体の結合を保証することができる。従来公知の多層プラスチックパイプは、バリヤ効果が、使用するプラスチックのタイプに大きく依存するという欠点を有する。それゆえ、最適なバリヤ効果を、一つのパイプにおいて全てのプラスチックで達成することはできない。このような公知のプラスチックパイプでは、媒体中に含まれる特定の成分についてしか浸透の低減を首尾よく保証できないことがしばしばあり、他方で、他の成分はより大きな拡散を有する。これは望ましくないことである。それゆえ、或る種の多層プラスチックパイプ及び／または多層燃料ラインが、多くの燃料に対して満足なバリヤ性能を有し得るが、他の燃料には不十分なバリヤ性能しか発揮しないということが起こり得る。その結果、従来、異なる国内燃料規準を持つ様々な国のために、異なる燃料装置及び／または異なる燃料ラインが製造されてきた。これは当然ながら煩雑で費用がかかる。更に、或る型の燃料装置を有する自走車が常にその製造された国だけで運転されるとは限らない。それゆえ、これまで公知の多層プラスチックパイプ及び／または燃料ラインには改良が望まれている。

それゆえ、本発明は、各々の国に通常の異なる燃料もしくは国内燃料処方の使用に関してバリヤ性能の改良も達成される、冒頭に定義したタイプの多層プラスチックパイプ及び／または自走車用多層ラインを提供するという技術的問題に基づくものである。

この技術的問題を解決するために、本発明は、以下の層が、外側から内側へ向けて設けられている、多層プラスチックパイプ、特に自走車用多層パイプライン、及び好ましくは燃料ラインを開示するものである：
・ポリアミド、もしくはポリアミド含有ブレンド製の基層；
・エチレン−ビニルアルコールコポリマー（EVOH)、ポリビニリデンフルオライド（PVDF)、エチレン−テトラフルオロ−エチレンコポリマー（ETFE) からなる群から選択されるバリヤプラスチックまたは金属箔からなる第一のバリヤ層；
・少なくとも一つの分離層；
・エチレン−ビニルアルコールコポリマー（EVOH）、ポリビニリデンフルオライド（PVDF)、エチレン−テトラフルオロエチレンコポリマー（ETFE)からなる群から選択されるバリヤプラスチックまたは金属箔からなる第二のバリヤ層。

本発明の多層プラスチックパイプは、押出成形もしくは共押出成形によって製造することができる。

該多層プラスチックパイプの各層は、チューブ状となるように、すなわち筒状となるように設計される。これらの層は、通常は、形を合わせることにより（form-fitting)及び／または接着して重ねて配置する。各層の接着を向上させるためには、接着促進剤をそれらの間に供することができる。

基層及び／または基層プラスチックは、少なくとも部分的には、該多層プラスチックパイプの機械的強度を決定する。特に、該多層プラスチックパイプが金属箔を含まない場合には、基層、すなわち基層の基層プラスチックが、パイプの機械的強度をほとんど決定する。好ましくは、ポリアミド−１２（ナイロン−１２）、ポリアミド−６（ナイロン−６）、及びこれらのブレンドが基層プラスチックとして使用される。本発明の特に好ましい態様の一つでは、基層プラスチック製の基層は、該プラスチックパイプの外側層を形成する。

本発明に関連してバリヤ層という用語は、液媒体及び／または液媒体成分のための拡散バリヤを形成する層を意味する。バリヤ層は、好ましくは、輸送される液媒体からの或る種の成分、例えば炭化水素もしくはアルコール成分の浸透を低減させる。

本発明の好ましい態様の一つでは、本発明の多層プラスチックパイプの二つのバリヤ層は、エチレン−ビニルアルコールコポリマー（EVOH)、ポリビニリデンフルオライド（PVDF)、エチレン−テトラフルオロエチレンコポリマー（ETFE)からなる群から選択される少なくとも一種のバリヤ層プラスチックからなる。

本発明の他の好ましい態様の一つでは、該プラスチックパイプの一方のバリヤ層は金属箔からなり、該プラスチックパイプの他のバリヤ層は、上記の種の少なくとも一種のバリヤ層プラスチックからなる。本発明の特に好ましい態様の一つでは、第二の内側バリヤ層は、金属箔から形成される。しかし、基本的には、第一外側バリヤ層が金属箔から形成されることも本発明の範囲に含まれる。

好ましくは金属箔として軽重量金属箔、非常に好ましくはアルミニウム箔が使用される。金属箔の厚さは、０．０３ｍｍ〜０．３０ｍｍ、好ましくは０．０５〜０．２０ｍｍであるのが都合がよい。一つの態様では、該金属箔は、金属ストリップをパイプの形状に巻くかまたは曲げることによって金属ストリップの形で積層体中に導入することができる。次いで、この金属ストリップの重なり合う縁を溶接する。この溶接を、好ましくは超音波溶接法によって、パイプの長手方向で行うことも本発明の範囲に含まれる。

一つの態様では、少なくとも一種の接着剤からなる分離層が、二つのバリヤ層の間に設けられる。接着剤からなるただ一つの分離層が二つのバリヤ層の間に設けられることが本発明の範囲に含まれる。接着促進剤は、ポリオレフィン、例えば好ましくはポリエチレンもしくはポリプロピレンからなる。本発明の他の態様の一つでは、少なくとも一種の基層プラスチック、特にポリアミドからなる分離層が、二つのバリヤ層の間に設けられる。分離層が、ポリアミド−１２もしくはポリアミド−６またはこれらのブレンドからなることが好都合である。本発明の態様の一つは、接着促進剤からなる分離層と、基層プラスチック、好ましくはポリアミドからなる分離層が、本発明の多層プラスチックパイプの二つのバリヤ層の間に設けられることを特徴とする。

特別な態様の一つは、液媒体中の少なくとも一つの成分に関してより高いバリヤ効果を持つ第一のバリヤ層プラスチックからなるバリヤ層が設けられ、そして上記第一のバリヤ層と比較して上記成分に対してはより小さなバリヤ効果しか持たない第二のバリヤ層プラスチックからなるバリヤ層も設けられることを特徴とする。第一のバリヤ層プラスチックからなるバリヤ層が、アルコールを含む媒体に対してより高いバリヤ効果を有し、そして第二のバリヤ層プラスチックからなる追加のバリヤ層が、第一のバリヤ層プラスチックと比較して、アルコールを含む媒体に対してより小さなバリヤ効果を有することが本発明の範囲に含まれる。それゆえ、上記のバリヤ効果は、アルコール成分、例えばメタノール及び／またはエタノールに基づくものであり、前記アルコールは特に燃料中に存在する。それゆえ、第一のバリヤ層プラスチックは、第二のバリヤ層プラスチックと比べて、このアルコール成分に対してより大きな拡散バリヤを供する。第一のバリヤ層プラスチックは、好ましくは、エチレン−テトラフルオロエチレンコポリマー（ETFE)またはポリビニリデンハライド、特にポリビニリデンフルオライド（PVDF)からなる。一つの態様では、第一バリヤ層プラスチックからなるバリヤ層は、該プラスチックパイプの内側バリヤ層を形成する。追加のバリヤ層は、好ましくは、エチレン−ビニルアルコールコポリマー（EVOH)からなり、これは、この態様では、該プラスチックパイプの外側のバリヤ層を構成する。

該プラスチックパイプのバリヤ層が、非極性液媒体に対して良好なバリヤ効果を有し及び／または液媒体の非極性成分に対して良好なバリヤ効果を有するバリヤ層プラスチックからなることも本質的に本発明の範囲内に含まれる。このバリヤ層プラスチックは、好ましくはエチレン−ビニルアルコールコポリマー（EVOH)である。

本発明の特に好ましい態様の一つは、非極性媒体に対してより高いバリヤ効果を有する第一のバリヤ層プラスチックからなるバリヤ層が設けられ、そして前記第一のバリヤ層プラスチックと比較して、非極性媒体に対してより小さいバリヤ効果を有する第二のバリヤ層プラスチックからなる他のバリヤ層も設けられることを特徴とする。ここで使用した“非極性媒体”という用語は、少なくとも一種の非極性成分を含む液媒体、例えば燃料を意味する。本発明の態様の一つでは、外側のバリヤ層は、非極性媒体に対してより高いバリヤ効果を有する第一のバリヤ層プラスチックからなり、そして内側のバリヤ層は、前記第一のバリヤ層プラスチックと比べて、非極性媒体に対してより小さいバリヤ効果を有する第二バリヤ層プラスチックからなる。非極性媒体に対してより高いバリヤ効果を有する第一のバリヤ層プラスチックは、好ましくはエチレン−ビニルアルコールコポリマー（EVOH)である。しかし、前記第一のバリヤ層プラスチックと比べて、非極性媒体に対してより小さいバリヤ効果を有する第二のバリヤ層プラスチックは、好都合には、ポリビニリデンフルオライド（PVDF)及び／またはエチレン−テトラフルオロエチレンコポリマー（ETFE)である。

本発明の他の好ましい態様では、一方のバリヤ層と他方のバリヤ層のどちらも、アルコール含有媒体に対して高いバリヤ効果を有するバリヤ層プラスチック、特にポリビニリデンハライド、好ましくはポリビニリデンフルオライド（PVDF）及び／またはエチレン−テトラフルオロエチレンコポリマー（ETFE）からなる。“アルコール含有媒体に対するバリヤ効果”という表現は、液媒体、特に燃料中に存在する少なくとも一種のアルコール成分に対するバリヤ効果を意味する。

本発明の態様の一つは、該プラスチックパイプの内側層が、バリヤ層プラスチックからなるバリヤ層であることを特徴とする。ここで使用した及び以下に使用する内側層は、媒体に面する内側層、すなわちパイプ中に輸送される液媒体に直接曝されるプラスチックパイプの内側層を意味する。この態様に従い、内側層がバリヤ層である場合には、このバリヤ層は、アルコールを含む媒体に対して高いバリヤ効果を有するバリヤ層プラスチック、好ましくはポリビニリデンハライド、特にポリビニリデンフルオライド（PVDF)及び／またはエチレン−テトラフルオロエチレンコポリマー（ETFE)からなるのが好都合である。

しかし、内側の層が、金属箔によって形成されたバリヤ層であることも本発明の範囲に含まれる。この態様は、金属箔によって導電性の内側層が得られるという利点がある。

本発明のプラスチックパイプの特に好ましい態様の一つでは、ポリアミドからなる外側層、外側バリヤ層、及び内側バリヤ層が設けられる。この際、前記外側バリヤ層及び内側バリヤ層は、接着促進剤からなる少なくとも一つの第一分離層と、ポリアミドからなる少なくとも一つの第二分離層によって隔てられる。好ましくは、接着促進剤からなるただ一つの第一分離層、及びポリアミドからなる一つの第二分離層が、上記二つのバリヤ層の間に設けられる。

該プラスチックパイプの前記外側層及び外側バリヤ層が、少なくとも一つの中間層、好ましくは接着促進剤からなる少なくとも一つの中間層によって隔てられることも本発明の範囲に含まれる。本発明の範囲においては、接着促進剤は、例えば、ポリオレフィン、好ましくはポリエチレンもしくはポリプロピレンであることができる。

好ましい態様の一つは、内側層がプラスチック、好ましくは本発明によるバリヤ層プラスチックからなり、そして少なくとも一種の導電性物質がそれに供されることを特徴とする。この導電性物質は、好ましくは、導電性カーボンブラックもしくはグラファイトフィブリルであることができる。内側層の導電性は、不所望な静電気の蓄積及び爆発の可能性のある突発的な放電を効果的に防ぐ。

本発明は、輸送される液媒体中の様々な成分に対する驚くべきほどに高いバリヤ効果を、本発明の多層プラスチックパイプによって達成することができるという知見に基づくものである。本発明では、使用される液媒体及び／または使用される燃料とは殆ど無関係に該パイプラインを使用できることが特に有利である。基本的には、最適なバリヤ効果を、幅広い様々な燃料で達成することができる。その結果、本発明の燃料ラインは、異なる燃料処方が使用される様々な国においてでさえ、同じバリヤ効果をもって使用することができる。したがって、これは、様々な国のために異なる燃料装置を製造しなければならないという面倒な状況を払拭する。その結果、それ故、本発明は実質的な利点を供するものである。

実施の態様

本発明を、以下に、典型的な態様に基づいてより詳しく説明する。本発明の様々なプラスチックパイプの層の順番は、外側から内側の順番で示す。ＰＡという略語は、ポリアミド（ナイロン）、またはポリアミドと少なくとも一種の他のポリマーとのブレンドを表す。特に、ポリアミドが該プラスチックパイプの外側層を形成する場合は、これは、少なくとも一種のポリアミドと少なくとも一種の他のポリマーとのブレンドであることができる。ＨＶという略語は、接着促進剤を表す。ＥＶＯＨという略語はエチレン−ビニルアルコールコポリマーを表す。ＥＴＦＥという略語はエチレン−テトラフルオロエチレンコポリマーを表す。ＰＶＤＦという略語は、ポリビニリデンフルオライドを表すが、好ましい態様の一つでは、これはポリビニリデンハライドを一般的に表す略語でもある。内側層のプラスチックの名称の後ろに“(If)”と表示されている場合は、これは、この内側層が導電性物質、すなわち導電性カーボンブラックと混合されていることを意味する。最初の四つの典型例では、一つのバリヤ層は、エチレン−ビニルアルコールコポリマー（ＥＶＯＨ）（これは、非極性媒体に対して高いバリヤ効果を有する）からなり、そして他のバリヤ層は、エチレン−テトラフルオロエチレンコポリマー（ＥＴＦＥ）もしくはポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）（これらは双方とも、アルコール、特にメタノールに対して高いバリヤ効果を有する）のいずれかからなる。それゆえ、後者のバリヤ層は、特にアルコール（すなわちメタノール）含有燃料に対するバリヤ効果を示す。外側から内側の層の順番は以下に示す通りである。
１．ＰＡ／ＨＶ／ＥＶＯＨ／ＨＶ／ＰＡ／ＥＴＦＥ
２．ＰＡ／ＨＶ／ＥＶＯＨ／ＨＶ／ＰＡ／ＥＴＦＥ（Ｉｆ）
３．ＰＡ／ＨＶ／ＥＶＯＨ／ＨＶ／ＰＡ／ＰＶＤＦ
４．ＰＡ／ＨＶ／ＥＶＯＨ／ＨＶ／ＰＡ／ＰＶＤＦ（Ｉｆ）
次の八つの典型例は、各々、エチレン−テトラフルオロエチレンコポリマー（ＥＴＦＥ）からなるバリヤ層と、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）からなる他のバリヤ層を含む。接着促進剤（ＨＶ）は、以下の典型例中の括弧中に示す。これは、接着促進剤が、場合によっては任意の追加層として使用されるものであり、必ずしも必要ではないことを意味する。
５．ＰＡ／ＥＴＦＥ／ＰＡ／（ＨＶ）／ＰＶＤＦ
６．ＰＡ／ＥＴＦＥ／ＰＡ／（ＨＶ）／ＰＶＤＦ（Ｉｆ）
７．ＰＡ／ＰＶＤＦ／ＰＡ／（ＨＶ）／ＥＴＦＥ
８．ＰＡ／ＰＶＤＦ／ＰＡ／（ＨＶ）／ＥＴＦＥ（Ｉｆ）
９．ＰＡ／ＨＶ／ＥＴＦＥ／ＨＶ／ＰＡ／ＰＶＤＦ（Ｉｆ）
１０．ＰＡ／ＨＶ／ＥＴＦＥ／ＨＶ／ＰＡ／ＰＶＤＦ
１１．ＰＡ／ＨＶ／ＰＶＤＦ／ＨＶ／ＰＡ／ＥＴＦＥ（Ｉｆ）
１２．ＰＡ／ＨＶ／ＰＶＤＦ／ＨＶ／ＰＡ／ＥＴＦＥ
次の１０つの典型例では、第一バリヤ層と第二バリヤ層のバリヤ層プラスチックは同じである。
１３．ＰＡ／ＰＶＤＦ／ＰＡ／（ＨＶ）／ＰＶＤＦ
１４．ＰＡ／ＰＶＤＦ／ＰＡ／（ＨＶ）／ＰＶＤＦ（Ｉｆ）
１５．ＰＡ／ＨＶ／ＰＶＤＦ／ＨＶ／ＰＡ／ＰＶＤＦ（Ｉｆ）
１６．ＰＡ／ＨＶ／ＰＶＤＦ／ＨＶ／ＰＡ／ＰＶＤＦ
１７．ＰＡ／ＥＴＦＥ／ＰＡ／（ＨＶ）／ＥＴＦＥ
１８．ＰＡ／ＥＴＦＥ／ＰＡ／（ＨＶ）／ＥＴＦＥ（Ｉｆ）
１９．ＰＡ／ＨＶ／ＥＴＦＥ／ＨＶ／ＰＡ／ＥＴＦＥ（Ｉｆ）
２０．ＰＡ／ＨＶ／ＥＴＦＥ／ＨＶ／ＰＡ／ＥＴＦＥ
２１．ＰＡ／ＨＶ／ＥＶＯＨ／ＨＶ／ＥＶＯＨ／ＨＶ／ＰＡ
２２．ＰＡ／ＨＶ／ＥＶＯＨ／ＨＶ／ＥＶＯＨ／ＨＶ／ＰＡ（Ｉｆ）
外側層（好ましくはポリアミドもしくはポリアミドとのブレンドからなる）が、外側保護層（熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）及び／または熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）からなることができる）によって追加的に覆われていることも基本的に本発明の範囲に含まれる。この追加の保護層は、高い周囲温度、例えば１３０℃を超える温度に対する高い耐性を保証するものである。この追加の保護層は、他の層、すなわちプラスチック層と一緒に共押出しすることができ、それゆえ、該多層プラスチックパイプの積層構造の一成分となる。

Claims (10)

1. 外側から内側へ向けて以下の層が設けられている、多層プラスチックパイプ、特に自走車用多層パイプライン：
   ・ポリアミド及び／またはポリアミドとのブレンドからなる基層、
   ・エチレン−ビニルアルコールコポリマー（ＥＶＯＨ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、エチレン−テトラフルオロエチレンコポリマー（ＥＴＦＥ）からなる群から選択されるバリヤ層プラスチックまたは金属箔からなる第一のバリヤ層、
   ・少なくとも一つの分離層、
   ・エチレン−ビニルアルコールコポリマー（ＥＶＯＨ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、エチレン−テトラフルオロエチレンコポリマー（ＥＴＦＥ）からなる群から選択されるバリヤ層プラスチックまたは金属箔からなる第二のバリヤ層。
2. 少なくとも一種の接着促進剤からなる分離層が、前記二つのバリヤ層の間に設けられる、請求項１の多層プラスチックパイプ。
3. 少なくとも一種の基層プラスチック、特にポリアミドからなる分離層が、前記二つのバリヤ層の間に設けられる、請求項１または２の多層プラスチックパイプ。
4. アルコールを含む媒体に対してより高いバリヤ効果を有する第一のバリヤ層プラスチックからなるバリヤ層が設けられ、そして前記第一のバリヤ層プラスチックと比べて、アルコール含有媒体に対してより小さいバリヤ効果を有する第二のバリヤ層プラスチックからなる他のバリヤ層も設けられている、請求項１〜３のいずれか一つの多層プラスチック。
5. 非極性媒体に対してより高いバリヤ効果を有する第一のバリヤ層プラスチックからなるバリヤ層が設けられ、そして前記第一のバリヤ層プラスチックと比べて、非極性媒体に対してより小さいバリヤ効果を有する第二のバリヤ層プラスチックからなる他のバリヤ層も設けられている、請求項１〜３のいずれか一つの多層プラスチックパイプ。
6. 前記二つのバリヤ層が、アルコールを含む媒体に対して高いバリヤ効果を有するバリヤ層プラスチック、特にポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）及び／またはエチレン−テトラフルオロエチレンコポリマー（ＥＴＦＥ）からなる、請求項１〜５のいずれか一つの多層プラスチックパイプ。
7. パイプの内側層が、バリヤ層プラスチックもしくは金属箔からなるバリヤ層である、請求項１〜６のいずれか一つの多層プラスチックパイプ。
8. ポリアミドからなる外側層、外側バリヤ層及び内側バリヤ層が設けられ、この際、前記外側バリヤ層及び内側バリヤ層が、接着促進剤からなる少なくとも一つの第一分離層、及びポリアミドからなる少なくとも一つの第二分離層によって隔てられている、請求項１〜７のいずれか一つの多層プラスチックパイプ。
9. 外側層及び外側バリヤ層が、少なくとも一つの中間層、好ましくは接着促進剤からなる少なくとも一つの中間層によって隔てられている、請求項１〜８のいずれか一つの多層プラスチックパイプ。
10. 内側層が、プラスチック、好ましくはバリヤ層プラスチックからなり、そして少なくとも一種の導電性物質がそれに供されている、請求項１〜９のいずれか一つの多層プラスチックパイプ。