JP2009119682A - 樹脂チューブ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、燃料低透過性および柔軟性を有するとともに、複数の層間の接着性に優れた樹脂チューブを提供すること。
【解決手段】樹脂チューブ１０は、ポリアミド９Ｔから形成され、第１の樹脂材料から形成された内管層１２と、内管層１２の外周側に配置され、第２の樹脂材料から形成された外管層１４とを備えている。第１の樹脂材料のＰＡ９Ｔは、曲げ弾性率が３０００ＭＰａ以下で１５００ＭＰａ以上である。第２の樹脂材料のＰＡ９Ｔは、曲げ弾性率が１５００ＭＰａ未満で３００ＭＰａ以上である。内管層１２および外管層１４を合わせた曲げ弾性率が４００〜１８００ＭＰａに設定されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車の燃料配管に用いられる多層の樹脂チューブに係り、特に、ポリアミド系の樹脂材料を主体にして燃料低透過性などの向上を図った樹脂チューブに関する。

自動車の燃料系統として、燃料タンクからエンジンへの経路や、燃料タンクとキャニスタとを接続する燃料通路に樹脂チューブが使用されている。近年、燃料チューブは、エンジンルームなどにコンパクトに配置する場合があり、エンジン等からの廃熱に対して、より高い耐熱性が要求されている。こうした耐熱性を満たす樹脂チューブとして、耐熱性および燃料低透過性に優れたＰＡ９Ｔを用いたものが知られている（特許文献１）。この樹脂チューブは、耐熱性の他に、耐衝撃性や配策性などの仕様を満たすために、内層のＰＡ９Ｔに、耐衝撃性、柔軟性を有したＰＡ１１／ＰＡ１２を積層することにより構成されている。

しかし、ＰＡ９Ｔの融点が２６０℃であるのに対し、ＰＡ１２の融点が１８０℃と低く、両者の融点の差が大きい。このため、共押出しによる成形を行なった場合に、それらの融点でそれぞれ押出した場合に、融点の温度差により両者を強固に接着することが難しい。つまり、融点の高い樹脂の温度を優先して押出した場合には、他方の樹脂材料が分解して本来の性質を損ない、他方、温度の低い樹脂の温度を優先して押出した場合に、他方の樹脂材料に適切な粘度を得ることができない。このため、ＰＡ９Ｔからなる層に他の材料からなる層を積層するのに、接着層を介在させている構成も知られている（特許文献２，３）。

特開２００４−２０３０１２号公報 特開２００７−３０３０６号公報 特開２００６−２１２９６６号公報

本発明は、上記従来の技術の問題点を解決することを踏まえ、燃料低透過性および柔軟性を有するとともに、複数の層間の接着性に優れた樹脂チューブを提供することを目的とする。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
適用例１は、ポリアミド９Ｔから形成された多層の樹脂チューブであって、
第１の樹脂材料から形成された内管層と、
内管層の外周側に配置され、第２の樹脂材料から形成された外管層と、
を備え、
上記第１の樹脂材料のＰＡ９Ｔは、曲げ弾性率が３０００ＭＰａ以下で１５００ＭＰａ以上であり、
上記第２の樹脂材料のＰＡ９Ｔは、曲げ弾性率が１５００ＭＰａ未満で３００ＭＰａ以上であり、
上記内管層および外管層を合わせた曲げ弾性率が４００〜１８００ＭＰａに調製されていること、
を特徴とする。

適用例１にかける樹脂チューブは、内管層の第１の樹脂材料と外管層の第２の樹脂材料とに、同じＰＡ９Ｔを用いている。ＰＡ９Ｔは、テレフタル酸とノナンジアミン（炭素数９のジアミン）とからなる半芳香族のポリアミド樹脂であり、つまり、テレフタル酸を含むジカルボン酸成分と、１，９−ノナンジアミン及び２−メチル−１，８−オクタンジアミンから選ばれるジアミン成分とからなる。ＰＡ９Ｔを構成するジアミン成分の組成および組成比率を変えると、結晶化度が変わり、これにより曲げ弾性率を所望の範囲に設定することができる。第１の樹脂材料と第２の樹脂材料とは、曲げ弾性率が異なっても、同じ材料であるから、共押出により成形方法によって互いに接着する。しかも、ＰＡ９Ｔからなる第１および第２の樹脂材料は、曲げ弾性率が異なっても、ほぼ融点が同じであるから、同じ温度で押出することにより、それらの材料の性質を損なうことなく、内管層と外管層との界面において、大きな接着力を得ることができる。

また、本発明にかかる樹脂チューブは、燃料低透過性と柔軟性を含む機械的強度という二特性の両立を図ることができる。第１の樹脂材料のＰＡ９Ｔは、曲げ弾性率が３０００ＭＰａ以下で１５００ＭＰａ以上であり、第２の樹脂材料のＰＡ９Ｔは、曲げ弾性率が１５００ＭＰａ未満で３００ＭＰａ以上である。すなわち、結晶化度が高いが曲げ弾性率の高い第１の樹脂材料から内管層を作成することにより、燃料低透過性を達成することができる。また、結晶化度が低いが曲げ弾性率の低い第２の樹脂材料から外管層を作成することにより、機械的強度を確保するとともに柔軟性を得ることができる。このような燃料低透過性と柔軟性を含む機械的強度を兼ね備えた樹脂チューブは、燃料蒸気の大気への放散量を低減できるとともに、コネクタへの接続性、配策性を向上させることができる。

［適用例２］
適用例２は、第２の樹脂材料として、エラストマ成分を添加することにより上記曲げ弾性率に設定されている。すなわち、第１の樹脂材料と第２の樹脂材料とは、結晶化度の異なるＰＡ９Ｔを用いるほか、第２の樹脂材料にエラストマ成分を加えることにより、曲げ弾性率を設定してもよい。エラストマ成分としては、アクリルゴム、無水マレイン酸変性エチレン系コポリマ、エチレン酢酸ビニル共重合体、無水マレイン酸変性エチレンブタジエン共重合体などを用いることができる。

（１） 樹脂チューブの概略構成
図１は本発明の一実施例にかかる樹脂チューブを用いた自動車の燃料配管系統を説明する説明図である。樹脂チューブ１０は、一端が燃料タンク（図示省略）側に接続され、他端がクイックコネクタＱＣを一体に形成した接続部ＣＭに挿入され、さらに金属パイプＭＰを介してエンジンへ燃料を供給するものである。図２は樹脂チューブ１０の径方向の断面図である。樹脂チューブ１０は、性質の異なった２種類のＰＡ９Ｔを主成分とし、燃料低透過性、柔軟性、耐熱性などの向上を図ったチューブである。

樹脂チューブ１０は、通路１０ａを構成する内管層１２と、内管層１２に積層された外管層１４とにより形成され、汎用の押出成形機を用いて押出しにより製造したものであり、燃料配管としての所望の条件、すなわち、燃料低透過性、曲げ弾性率、耐圧性、耐熱性などの所望の条件を満たすように作成されている。
ここで、燃料低透過性は、大気への放散量を考慮して、以下の試験に基づいて設定される。樹脂チューブ１０を長さ１０００ｍｍにカットした試験チューブを準備し、その試験チューブの一端を密栓する。そして、試験チューブ内に、トルエン／イソオクタン／エタノールを体積比で４５／４５／１０で調合した試験燃料をその内容積の９０％以上にまで封入し、残りの端部を密栓して試料を作成する。そして、試料が６５℃で１６８時間前処理したときの透過量が０．５ｍｇ以下の条件を満たすように樹脂チューブ１０が作成される。
曲げ弾性率は、接続部ＣＭ（図１）との接続性および配策性の点を考慮した柔軟性の観点から設定され、４００〜１８００ＭＰａの範囲に設定され、好ましくは４００〜８００ＭＰａに設定される。
耐圧性および耐熱性は、樹脂チューブ１０の使用箇所にもよるが、特に耐圧性および耐熱性の仕様が厳しいエンジンへの燃料供給用の燃料チューブの場合には、３．０ＭＰａ以下の圧力に耐えうるように設定され、−３０〜１３０℃の雰囲気に耐えうるように設定される。
以下、上記条件を満たす各層の構成について説明する。

（２） 各層の構成および作用
（２）−１ 内管層１２
内管層１２は、主に燃料低透過性を与えるためのバリア層であり、ＰＡ９Ｔ（第１の樹脂材料）から形成されている。ＰＡ９Ｔは、テレフタル酸とノナンジアミン（炭素数９のジアミン）とからなる半芳香族のポリアミド樹脂であり、つまり、テレフタル酸を含むジカルボン酸成分と、１，９−ノナンジアミン及び２−メチル−１，８−オクタンジアミンから選ばれるジアミン成分とからなる。ＰＡ９Ｔを構成するジカルボン酸成分とジアミン成分の組成を変えると、結晶化度が変わり、これにより曲げ弾性率を所望の範囲に設定することができ、つまり、曲げ弾性率を３０００ＭＰａ〜３００ＭＰａの範囲に設定することができる。なお、ＰＡ９Ｔとしては、クラレ製のＮ１００１Ｄ（商標名）を好適に用いることができる。

内管層１２に用いられる第１の樹脂材料は、主に燃料低透過性を考慮して結晶化度を調整したＰＡ９Ｔが用いられる。すなわち、第１の樹脂材料の曲げ弾性率は、上述したＰＡ９Ｔで設定可能な曲げ弾性率の範囲のうち、３０００ＭＰａ以下で１５００ＭＰａ以上である。第１の樹脂材料は、ＰＡ９Ｔで設定可能な曲げ弾性率のうち大きい範囲を使用して、つまり上限の３０００ＭＰａから１５００ＭＰａ以上であり、これにより、燃料低透過性を確保できる。
また、内管層１２の肉厚は、０．０５〜０．４ｍｍであることが好ましい。これは、ＰＡ９Ｔの結晶化度が大きいほど燃料低透過性であることから、結晶化度に依存するが、上述の範囲にて燃料低透過性の条件を満たすことができる。

（２）−２ 外管層１４
外管層１４は、主に機械的強度を確保しつつ柔軟性を与えるための層であり、曲げ弾性率の小さい柔軟なＰＡ９Ｔを含む第２の樹脂材料から形成されている。第２の樹脂材料は、ＰＡ９Ｔの結晶化度を変えたり、エラストマ成分をブレンドしたりすることにより、曲げ弾性率を設定している。
ＰＡ９Ｔの結晶化度を変える場合には、第２の樹脂材料は、ＰＡ９Ｔで設定可能な曲げ弾性率のうち小さい範囲を使用して、つまり、下限の３００ＭＰａから１５００ＭＰａ未満であり、これにより柔軟性を確保する。
エラストマ成分をブレンドする場合には、ＰＡ９Ｔと相溶性のある材料、つまり、アクリルゴム、無水マレイン酸変性エチレン系コポリマ、エチレン酢酸ビニル共重合体、無水マレイン酸変性エチレンブタジエン共重合体などを加えることにより、曲げ弾性率を３００ＭＰａから１５００ＭＰａ未満に調整し、これにより柔軟性を確保する。エラストマ成分のブレンド量は、内管層１２の第１の樹脂材料との接着性や、ＰＡ９Ｔとしての耐熱性を損なわない範囲、つまりＰＡ９Ｔが母材として作用する範囲で設定される。
外管層１４の厚さは、特に限定されないが、上述した樹脂チューブ１０の内径および肉厚の場合において、０．０５〜０．４ｍｍであるこが好ましい。これは、０．０５ｍｍ未満では、所望の機械的強度を確保することができず、また、０．４ｍｍを越えると、柔軟性が低下する傾向となるからである。

（３） 上記実施例によれば、以下の作用・効果を奏する。
（３）−１ 樹脂チューブ１０は、内管層１２の第１の樹脂材料と外管層１４の第２の樹脂材料とに同じＰＡ９Ｔを用いているので、共押出により成形方法によって互いに接着する。しかも、第１および第２の樹脂材料に、共にＰＡ９Ｔを用いているからほぼ融点が同じであり、また、第２の樹脂材料にエラストマ成分を含んだ場合であっても、それらの融点の差が小さいから、それらの材料の性質を損なうことなく、内管層と外管層との界面において、大きな接着力を得ることができる。

（３）−２ 内管層１２および外管層１４は、融点が２７０℃のＰＡ９Ｔを用いているから、エンジン回りの高い温度雰囲気下においても、１３０℃までの耐熱性を与えることも容易である。

（３）−３ 燃料低透過性と柔軟性を含む機械的強度という二特性の両立を図ることができる。すなわち、ＰＡ９Ｔの単層では、燃料低透過性は低いが、曲げ弾性率が高く柔軟性に欠ける。しかし、結晶化度の高い第１の樹脂材料から形成した内管層により、燃料低透過性を達成することができる。また、結晶化度が低いが曲げ弾性率の低い第２の樹脂材料から形成した外管層１４により、機械的強度を確保するとともに柔軟性を得ることができる。このような燃料低透過性と柔軟性を含む機械的強度を兼ね備えた樹脂チューブ１０は、燃料蒸気の大気への放散量を低減できるとともに、コネクタへの接続性、配策性を向上させることができる。

（４） 他の実施例
この発明は上記実施例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
（４）−１ 上記実施例では、曲げ弾性率の異なる２層を用いた場合について説明したが、これに限らず、燃料低透過性、柔軟性、接着性などを考慮して、曲げ弾性率を異にしたＰＡ９Ｔからなる３層以上で構成してもよい。
（４）−２ 上記実施例にかかる樹脂チューブ１０は、燃料タンクからエンジンへの配管に使用した例について説明したが、これに限らず、他の用途、燃料タンクとキャニスタとを接続する配管や、水またはエアーなどの他の流体を送る配管に適用することができる。
（４）−３ 上記実施例における樹脂チューブ１０は、ストレートチューブについて説明したが、これに限らず、その全部または一部に蛇腹を形成した構成であってもよい。

本発明の一実施例にかかる樹脂チューブを用いた自動車の燃料配管系統を説明する説明図である。 樹脂チューブの径方向の断面図である。

符号の説明

１０…樹脂チューブ
１０ａ…通路
１２…内管層
１４…外管層
ＱＣ…クイックコネクタ
ＣＭ…接続部
ＭＰ…金属パイプ

Claims (3)

1. ポリアミド９Ｔ（以下、ＰＡ９Ｔと略称する）から形成された多層の樹脂チューブであって、
   第１の樹脂材料から形成された内管層と、
   内管層の外周側に配置され、第２の樹脂材料から形成された外管層と、
   を備え、
   上記第１の樹脂材料のＰＡ９Ｔは、曲げ弾性率が３０００ＭＰａ以下で１５００ＭＰａ以上であり、
   上記第２の樹脂材料のＰＡ９Ｔは、曲げ弾性率が１５００ＭＰａ未満で３００ＭＰａ以上であり、
   上記内管層および外管層を合わせた曲げ弾性率が４００〜１８００ＭＰａに調製されていること、
   を特徴とする樹脂チューブ。
2. 請求項１に記載の樹脂チューブにおいて、
   第２の樹脂材料は、エラストマ成分を添加することにより上記曲げ弾性率に設定されている樹脂チューブ。
3. 請求項２に記載の樹脂チューブにおいて、
   上記エラストマ成分は、アクリルゴム、無水マレイン酸変性エチレン系コポリマ、エチレン酢酸ビニル共重合体である樹脂チューブ。

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