JP2010144112A

JP2010144112A - 燃料用部品

Info

Publication number: JP2010144112A
Application number: JP2008324948A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Mizuguchi; 一浩水口; Katsutoshi Suzuki; 克利鈴木
Original assignee: Polyplastics Co Ltd
Current assignee: Polyplastics Co Ltd
Priority date: 2008-12-22
Filing date: 2008-12-22
Publication date: 2010-07-01

Abstract

【課題】高い導電特性を有し、且つ耐クリープ性とウェルド特性にも優れ、一定の圧力もしくは応力が作用する環境下で好適に使用される燃料用部品を提供する。
【解決手段】(A)ポリアセタール樹脂100重量部に対して(B)カーボンナノチューブ１〜５重量部を含んで構成される樹脂組成物を成形して得られる燃料用部品。体積抵抗率が１×10６Ωcm以下であり、23℃、50％RHの環境下で測定されるウェルド強さの保持率が80％以上であり、且つ、80℃の空気中、16MPaの応力下で100時間以上破断しない引張クリープ強度を有する樹脂組成物が好ましい。
【選択図】なし

Description

本発明は、高い導電特性を有し、且つ耐クリープ性とウェルド特性にも優れたポリアセタール樹脂組成物からなり、一定の圧力もしくは応力が作用する環境下で使用される燃料用部品に関するものである。

ポリアセタール樹脂は、機械的物性、耐熱性、耐疲労性、耐薬品性に優れたエンジニアリングプラスチックとして自動車部品の分野において幅広く利用されている。そして、その新たな利用分野として、燃料ポンプモジュールなどに代表される自動車用燃料搬送ユニット等の部品が検討されている。

このような部品においては、燃料と樹脂との剪断により静電気が発生しないように、使用する樹脂に対して優れた導電性が求められる。これは、静電気による燃料への引火を防止するためであり、安全上、必要不可欠である。

このような要求に対し、樹脂に導電性を付与する手法としては、導電性カーボンブラック、カーボンファイバー等の導電性材料を配合する方法が知られている。例えば、特許文献１にはポリアセタール樹脂に導電性カーボンブラックを配合して導電性を付与する方法が示されている。

しかしながら、樹脂に導電性カーボンブラックを配合して導電性を付与する手法では、高い導電性を得るために多量の導電性カーボンブラックの配合が必要であり、その影響で元の樹脂特性に比べて靱性が著しく低下する。特許文献１においても、曲げ弾性率と表面抵抗率のみが評価され、強度や耐クリープ性に対する耐久性は開示されていない。このため、このような方法で導電性を付与した樹脂材料を、燃料部品のフィルターケースやパイプ等のように常に一定圧力が付加されるような部品に適用した場合には、低圧力下での使用においてさえも短時間にクリープ破壊を起こす恐れがあり、現実には利用できないものであった。

また、樹脂にカーボンファイバーを配合することにより導電性を付与する手法では、かかる樹脂材料から形成される成形品内に流動樹脂の会合によるウェルド部が発生した場合、そのウェルド部の強さはカーボンファイバーを配合していない樹脂材料からなる成形品のウェルド部の強さよりも大きく低下したものになる。

上記の問題を解消するため、導電性カーボンブラックと、補強材としてカーボンファイバーやガラスファイバーとを併用する手法もあるが必ずしも効果的ではない。例えば、特許文献２にはポリアセタール樹脂に導電性カーボンとカーボンファイバーを配合した組成物が開示され、その引張強度や曲げ弾性率、表面抵抗率は実施例で評価されているが、耐クリープ性やウェルド強度は示されておらず、再現テストによっても、これらの特性は十分とは言えないものであった。

また、特許文献３、４にはポリアセタール樹脂にカーボンナノチューブを配合することが示されているが、かかる樹脂材料による耐クリープ性やウェルド強度は開示されておらず、これを燃料部品等に利用することを予期させる記載もない。

このように、従来から知られた技術では、燃料用部品に適した高い導電性、ウェルド強さ保持率および耐クリープ性を有する樹脂材料の開発が十分に行われているとは言えず、かかる樹脂材料の開発と、これを用いた信頼性の高い燃料用部品の開発が求められていた。
特開昭６３−２１０１６２号公報ＷＯ９８／３９３８７特開平３−７４４６５号公報特開２００５−２５５７３４号公報

本発明は、高い導電性を有し、耐クリープ性及びウェルド強度保持率にも優れたポリアセタール樹脂組成物からなり、特に、一定の圧力もしくは応力が作用する環境下での使用に適した燃料用部品を提供することを目的とするものである。

本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意研究を重ねた結果、特定のポリアセタール樹脂組成物からなる燃料用部品によって目的が達成されることを見出し、本発明に到達した。

即ち本発明は、(A)ポリアセタール樹脂100重量部に対して(B)カーボンナノチューブ１〜５重量部を含んで構成される樹脂組成物を成形して得られる燃料用部品に関するものである。

本発明のポリアセタール樹脂組成物からなる成形部品は、高い導電性とウェルド強度保持率および充分な耐クリープ性を有する。このため、一定の応力もしくは圧力がかかる燃料と直接接触する部品に適している。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明に用いるポリアセタール樹脂とは、オキシメチレン基（-ＣＨ_２Ｏ-）を主たる構成単位とする高分子化合物であり、オキシメチレン基の繰り返し単位のみからなるポリオキシメチレンホモポリマー、オキシメチレン基以外に他の構成単位の１種または２種以上を少量含有するポリオキシメチレンコポリマー、ターポリマー、ブロックコポリマーの何れにてもよく、又、分子が線状のみならず分岐、架橋構造を有するものであってもよい。

次に、本発明において使用される（B）カーボンナノチューブとは、炭素の六員環で構成されるネットワーク(グラフェンシート)が単層もしくは多層の同軸管状に巻かれた形態のチューブである。チューブは層構造によって区分され、単層構造のものをシングルウォールナノチューブ（SWNT）、多層構造のものをマルチウォールナノチューブ（MWNT）と呼ぶ。多層構造のうち２層構造のものは、特にダブルウォールナノチューブ（DWNT）とも呼ばれ、その区分上、３層以上の多層構造のものをマルチウォールナノチューブ（MWNT）と呼ぶこともある。チューブの平均直径はSWNTが約１nm、MWCNTが５〜100nmで、アスペクト比が50〜2000程度とされている。本発明に使用するカーボンナノチューブの形態は特に限定されないが、供給性とコストからマルチウォールナノチューブが特に好ましい。

尚、本発明に使用するカーボンナノチューブの製造方法は特に限定されず、例えばアーク放電法、レーザー蒸発法、ＣＶＤ法、二酸化炭素の接触水素還元法により製造されたものを使用できる。

本発明の燃料用部品を形成するためのポリアセタール樹脂組成物は、上記した(A)ポリアセタール樹脂100重量部に対して(B)カーボンナノチューブ１〜５重量部を含んで構成される樹脂組成物である。(B)カーボンナノチューブの添加量が１重量部より少ないと十分な導電性を付与することができず、逆に添加量が５重量部より多いと耐クリープ性や押出加工性の低下を招き、いずれも好ましくない。

このようにして調製され、本発明の燃料用部品を形成するために使用されるポリアセタール樹脂組成物は、体積抵抗率が１×10^６Ωcm以下であり、23℃、50％RHの環境下で測定されるウェルド強さの保持率が80％以上であり、且つ、80℃の空気中、16MPaの応力下で100時間以上破断しない引張クリープ強度を有することが好ましく、このような特性を有するポリアセタール樹脂組成物を成形して得られる燃料用部品は一段と信頼性の高いものとなる。

体積抵抗率の測定法としては、ASTM D257、JIS K6911およびIEC60093の規格に示されている二重リング法と、JIS K7194の規格に示されている４探針法がある。一般的には、１×10^６Ωcmを下回るような低抵抗率のプラスチックの測定方法としては４探針法、１×10^８Ωcmより高い高抵抗率のプラスチックの測定には二重リング法が用いられるが、二重リング法でも低抵抗率が測定可能な装置を用いることで低抵抗率のサンプルの測定は可能であり、測定方法が限定されるものではない。二重リング法の各規格および４探針法のJIS K7194の規格で推奨される試験片形状はそれぞれ異なり、試験片の形状で抵抗率が異なる可能性があるため規格に示された形状を用いることが望ましい。また、低抵抗率と高抵抗率の可能性がある場合には、両方法で測定する必要があるため、規格は異なるが同一の試験片で測定することが望ましい。なお、本発明において規定する体積抵抗率は、後述する実施例において記載した方法で測定されるものである。

本発明で使用するポリアセタール樹脂組成物には、さらに必要に応じて、従来公知の各種の添加剤から選ばれた１種または２種以上を添加し、使用することが可能である。添加物としては、例えば、酸化防止剤、耐熱安定剤、加工安定剤、耐候（光）安定剤、耐衝撃性改良剤（熱可塑性ポリウレタン系樹脂、アクリル系コアシェルポリマー、熱可塑性ポリエステル系エラストマー、スチレン系エラストマーなど）、摺動性改良剤（オレフィン系ポリマー、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、脂肪酸エステル、など）、光沢性制御剤（ポリメチルメタクリレートなどのアルキル（メタ）アクリレートの単独又は共重合体、など）、高分子充填剤(アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリオレフィン系エラストマーまたは樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、脂肪族ポリエステル系樹脂など）、無機繊維状充填剤(ガラス繊維、炭素繊維、ボロン繊維、チタン酸カリウム繊維（ウイスカー）など)、有機繊維状充填剤（アミド繊維など）、無機板状充填剤（ガラスフレーク、マイカ、グラファイト、各種金属箔など）、無機粉粒状充填剤(ミルドファイバー、ガラスビーズ、ガラスバルーン、金属酸化物（酸化亜鉛、アルミナなど）、硫酸塩（硫酸カルシウム、硫酸マグネシウムなど）、炭酸塩（炭酸カルシウムなど）、ケイ酸塩（タルク、カオリン、シリカ、ケイソウ土、クレー、ウォラスナイトなど）、硫化物（二硫化モリブデン、二硫化タングステンなど）、炭化物（フッ化黒鉛、炭化ケイ素など）、など)、着色剤（アゾ系染料、アントラキノン系染料、フタロシアニン系染料、ナフトキノン系染料などの染料、無機顔料、有機顔料などの顔料など）、離型剤、核剤(窒化ホウ素、など)、帯電防止剤、難燃剤、発泡剤、界面活性剤、抗菌剤、抗カビ剤、芳香剤、香料、などが挙げられる。

本発明で使用する組成物の調製は、従来の樹脂組成物調製法として一般に用いられる公知の方法により容易に調製される。例えば、各成分を混合した後、押出機により練り込み押出してペレットを調製する方法、一旦組成の異なるペレットを調製し、そのペレットを所定量混合して成形に供し、成形後に目的組成の成形品を得る方法、成形機に各成分の１または２以上を直接仕込む方法等、何れも使用できる。目的とする樹脂組成を調製する際に用いるカーボンナノチューブの供給形態としては、カーボンナノチューブをそのまま使用する方法と、一旦高濃度のカーボンナノチューブを樹脂に練り込んだマスターバッチを使用する方法がある。安全性の面ではマスターバッチの使用が望ましいが、マスターバッチを使用する場合は、希釈する際にカーボンナノチューブの分散が難しいことから、分散性の観点からは、カーボンナノチューブを樹脂に配合する手法の方が望ましい。

本発明の燃料用部品は、上記の構成からなるポリアセタール樹脂組成物を用いて、慣用の成形方法、例えば、射出成形、押出成形、圧縮成形、ブロー成形、真空成形、発泡成形、回転成形などの方法で成形することにより得ることができる。その用途としては、一定圧力もしくは応力がかかる燃料用部品に対して特に有効であり、例えば、自動車用燃料用の配管やフィルターケースに適用することができる。

以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

実施例１〜３
(A)ポリアセタール樹脂に、表１に示す割合の(B)カーボンナノチューブと、後述する安定剤とをプリブレンドした後、二軸押出機（TEX-30α、（株）日本製鋼所製、L/D=38.5）のC1ブロックに設けたフィード口へ投入して、押出温度＝200℃、スクリュー回転数=130rpm、ベント真空度＝−700mmHg、吐出量＝10kg/hrの条件で溶融混合した後に、ダイヘッドから出てきたストランドを冷却水槽にて冷却後にペレットカッターにて切断してペレット状の組成物を調製した。

この組成物を用いて、射出成形機にて所定の試験片を成形し、体積抵抗率、ウェルド強さ保持率および耐クリープ性の評価を行った。この結果を表１に示す。
比較例１〜５
カーボンナノチューブを配合しないもの、及び、実施例記載のカーボンナノチューブに替えて導電性カーボンブラック又はカーボンファイバーを表１に示す割合で配合したものについて、実施例と同様の方法でペレット状の組成物を調製し、評価した。なお、カーボンファイバーを配合した組成物の調製の場合にのみ、カーボンファイバーはフィード口とベント口の間のブロックに取り付けたサイドーフィーダーから押出機に供給した。評価結果を表１に示す。

[射出成形条件]
射出成形機：ROBOSHOT S2000i100B（ファナック（株）製）
シリンダー温度：210℃
金型温度：90℃
射出速度：26mm/s、17mm/s（体積抵抗率）
保圧：60MPa

[体積抵抗率の評価方法]
ASTM D257に規定されている直径100ｍｍ、厚み3mmの円板試験片を成形後、両面に導電塗料（ドータイトD500、藤倉化成（株）製）を塗布して乾燥後に、低抵抗率測定装置（DIGITAL MULTIMETER R6450、（株）アドバンテスト製）を使用して抵抗を測定し、体積抵抗率を算出した。抵抗率が高くて低抵抗率測定装置で測定できない場合は、高抵抗率測定装置（URTRA HIGH RESISTANCE R8340A、（株）アドバンテスト製）に交換して測定を行った。

[ウェルド強さ保持率]
ISO 527-1,2に基づいてISOタイプAの試験片を用いて引張強さを測定した。引張強さに使用したISOタイプAと同形状で、ゲート位置を試験片の両端に設けて、標線間中央にウェルド部が出来る試験片を用いた。測定方法は引張強さと同じ方法で実施した。測定したウエルド強さを引張強さで割った値をウェルド強さ保持率とした。

[耐クリープ性]
引張強さに用いた試験片を用い、引張クリープ試験機（CP6-L-250、（株）オリエンテック製）内の雰囲気温度を80℃とした状態で一定応力16MPaをかけ、最大500時間まで試験片が破断する時間を測定した。

[配合成分]
(A-1) ポリアセタール樹脂（ポリプラスチックス（株）製）、ジュラコン（登録商標）M90
(A-2) ポリアセタール樹脂（ポリプラスチックス（株）製）、ジュラコン（登録商標）M25
(B)カーボンナノチューブ、Ctube100（CNT Co., Ltd., 製）
(C-1)導電性カーボンブラック
ケッチェンブラックEC-X（ケッチェンブラックインターナショナル（株）製）
(C-2)導電性カーボンブラック
ケッチェンブラックEC600JD(ケッチェンブラックインターナショナル（株）製）
(D)カーボンファイバー
HTA-C6-UL1（東邦テナックス（株）製）

上記の配合成分以外に、安定剤として下記成分をすべての材料に配合した。
酸化防止剤：IRGANOX 1010FF（チバ・スペシャルティー・ケミカルズ（株）製）0.3重量部
耐熱安定剤：ユカメラミン（三菱化学（株）製）0.03重量部

Claims

(A)ポリアセタール樹脂100重量部に対して(B)カーボンナノチューブ１〜５重量部を含んで構成される樹脂組成物を成形して得られる燃料用部品。
体積抵抗率が１×10^６Ωcm以下であり、23℃、50％RHの環境下で測定されるウェルド強さの保持率が80％以上であり、且つ、80℃の空気中、16MPaの応力下で100時間以上破断しない引張クリープ強度を有する樹脂組成物から成形される請求項１に記載の燃料用部品。
内圧の作用する環境下で使用される圧力容器である請求項１または２に記載の燃料用部品。
燃料フィルターケースである請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料用部品。