JP2023543906A - 水素を貯蔵するための多層構造 - Google Patents

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Abstract

水素を貯蔵することが企図されている多層構造であって、内側から外側に、少なくとも1つのシーリング層(1)及び少なくとも1つの複合補強層(2)を含み、最内部の複合補強層が、隣接した最外部のシーリング層(1)の周囲に巻かれ、少なくとも最内部のシーリング層が、組成物の合計重量に対して:a.20.5~99.845重量%の少なくとも1つのポリアミド;b.0.005~0.5重量%の少なくとも1つの触媒;c.0.05~1重量%の少なくとも1つの熱安定剤;d.0.1~3重量%の少なくとも1つのオリゴ-又はポリ-カルボジイミド;e.0~1.5重量%の少なくとも1つの可塑剤;f.0~15重量%未満、詳細には1~15重量%未満の少なくとも1つのポリオレフィン;g.0~30%の少なくとも1つの添加剤を含む組成物で作製されており、複合補強層の少なくとも1つは、連続繊維の形態の繊維性材料で作製されており、連続繊維は、主に少なくとも1つの重合体P2j(j=1~mであり、mは補強層の数である)、特にエポキシ樹脂又はエポキシ系樹脂を含む組成物で含浸されている、多層構造。【選択図】なし

Description

本特許出願は、水素を貯蔵するための多層複合構造、及びそれを作るための方法に関する。
水素タンクは、とりわけ自動車部門での多数の製造者から、現在大きな注目を集めている。求められている目標の1つは、汚染性がますます低下した自動車を提案することである。したがって、バッテリーを含む電気又はハイブリッド自動車が、燃焼エンジン自動車、例えばガソリン又はディーゼル自動車に徐々に置き換わることを目的とする。バッテリーは、比較的複雑な自動車部品であることがわかっている。自動車におけるバッテリーの位置決めに応じて、極端な温度及び可変湿度を有し得る影響及び外部環境から、バッテリーを保護することが必要になり得る。いかなる火災の危険性も避けることも必要になり得る。
さらに、バッテリーのセルを故障させず、その寿命を延ばすように、バッテリーの動作温度が55℃を超えないことも重要である。反対に、例えば冬には、その動作を最適化するように、バッテリー温度を上昇させることが必要になり得る。
さらに、電気自動車は今日、いくつかの問題、すなわちバッテリーの航続距離、これらのバッテリーにおける、無限ではない資源である希土類金属の使用、タンクの充填にかかる時間よりはるかに長い再充電時間、並びに様々な国における、バッテリーを再充電できるようにする発電の問題を依然抱えている。
水素はしたがって電気バッテリーの代用物であるが、その理由は、水素は燃料セルによって電気に変換でき、ひいては電気自動車に電力供給できるためである。
水素タンクは、通常金属ライナー(又はシーリング層)からなり、これは、水素が透過することを防止しなければならない。想定されるタンクの型の1つは、IV型といわれ、熱可塑性樹脂ライナーに基づき、その周囲に複合体が巻かれる。
その基本原理は、シーリング及び機械的強度の2つの本質的機能を分離すること、並びにそれらを互いに独立して管理することである。この型のタンクでは、熱可塑性樹脂でできているライナー(又はシーリングシース)が、繊維(ガラス、アラミド、炭素)からなる、補強シース又は層としても公知の補強構造と組み合わせられ、これにより、はるかに高い圧力で作動するが、重量を減少させ、外部からの攻撃が激しい場合、爆裂の危険性を避けることが可能になる。
ライナーは、ある原理特性を有さなければならない:
押出ブロー成形、回転成形又は射出成形により変形する可能性。
水素透過性の低さ、実際に、ライナーの透過性は、タンクからの水素損失の限定に関して重要な要因である;
低温(-40~-70℃)での良好な機械的性質(疲労);
120℃での耐熱性。
実際に、水素タンクの充填速度を上昇させる必要があり、充填速度は、内燃エンジン用燃料タンクのもの(約3~5分)におおよそ等しくすべきであるが、この速度上昇は、タンクのより著しい加熱を引き起こし、次いで温度を約100℃に到達させる。
水素タンクの性能及び安全性の評価は、Galassiらに記載されているように、欧州の参照研究所(GasTeF:水素タンクのテスト施設)で判定できる(World hydrogen energy conference 2012, Onboard compressed hydrogen storage:fast filing experiments and simulations、Energy Procedia 29、(2012年)192~200頁)。
IV型タンクの第1の生成には、高密度ポリエチレン(HDPE)ベースライナーが使用された。
しかし、HDPEは、低すぎる融点及び高すぎる水素透過性を有するという欠点を有し、このことは、耐熱性に関する新たな要求を伴う問題を表し、タンクの充填速度の上昇を可能にしない。
ポリアミドPA6ベースライナーは、何年にもわたって開発中である。
とはいえ、PA6は、寒さに対して低い耐性を有するという欠点を有する。
WO2018155491は、3層構造を有し、その内層がPA11、15~50%の耐衝撃性改良剤及び1~3%の可塑剤からなり、又は可塑剤を欠く組成物であり、水素バリア性、良好なフレキシビリティ及び低温での耐久性を有する水素輸送部品について記載している。しかし、この構造は、水素を輸送するためのパイプに好適であるが、水素の貯蔵には好適ではなく、さらに、この組成物は、蓄熱ブロック内において高温できわめて長い溶融滞留時間(20分まで)を生成し得る変形技術である押出ブロー成形により変形する際に安定となるためには、粘度が過剰に可変性である。
したがって、一方では、高温での機械的強度を最適化するために複合体のマトリックスを、また一方では、動作温度を最適化するためにシーリングシースを含む材料を最適化する必要が依然としてある。したがって、シーリングライナーを含む材料の組成物の、実行される任意選択の変更は、今日実践されているものと比較して、このライナーの製造温度の著しい上昇を引き起こしてはならない(押出ブロー成形、射出成形、回転成形など)。
これらの問題は、水素を貯蔵することが意図されている本発明の多層構造を提供することにより解決される。
この記載を通じて、「ライナー」及び「シーリングシース」という用語は、同じ意味を有する。
本発明は、したがって、水素を貯蔵することが意図されている多層構造であって、内側から外側に、少なくとも1つのシーリング層(1)及び少なくとも1つの複合補強層(2)を含み、
最内部の前記複合補強層は、隣接した最外部の前記シーリング層(1)の周囲に巻かれており、
少なくとも最内部の前記シーリング層は、組成物の合計重量に対して:
a. 20.5~99.845重量%の少なくとも1つのポリアミド;
b. 0.005~0.5重量%の少なくとも1つの触媒;
c. 0.05~1重量%の少なくとも1つの熱安定剤;
d. 0.1~3重量%の少なくとも1つのオリゴ-又はポリ-カルボジイミド;
e. 0~1.5重量%の少なくとも1つの可塑剤、
f. 0~15重量%未満の少なくとも1つのポリオレフィン;
g. 0~30%の少なくとも1つの添加剤を含む組成物からなり、
構成成分a~gの総計は100重量%であり、
前記複合補強層の少なくとも1つは、連続繊維の形態の繊維性材料からなり、連続繊維に、主に少なくとも1つの重合体P2j(j=1~mであり、mは補強層の数である)、特にエポキシ樹脂又はエポキシ系樹脂を含む組成物で含浸されている、多層構造に関する。
有利には、前記構造は、核剤を欠く。
有利には、前記構造は、ポリアミド重合体複合補強(polyamide polymer composite reinforcing)の最外部の層に隣接した最外部の層を欠く。
有利には、前記構造は、核剤を欠き、ポリアミド重合体複合補強の最外部の層に隣接した最外部の層を欠く。
本発明者らは、したがって、限定された比率の耐衝撃性改良剤及び可塑剤、触媒、熱安定剤及びオリゴ-又はポリ-カルボジイミドを含む、長鎖半結晶性ポリアミド熱可塑性樹脂重合体の使用により、良好な粘度、つまり溶融状態で、詳細には押出ブロー成形により変形できるほど十分に高い粘度を有するシーリング層用組成物を得るが、溶液の粘度、言い換えれば固有粘度を上昇させないだけではなく、前記溶融粘度は、さらに、詳細には押出ブロー成形で、変形中に十分安定であることが可能になったと想定外に見出した。本発明者らは、前記シーリング層と、複合体のマトリックス用の異なる重合体、とりわけエポキシ樹脂又はエポキシ系樹脂の、前記複合体がシーリング層の周囲に巻かれている組合せで、水素を貯蔵し、とりわけ最大使用温度を上昇させるのに好適な構造を得ることも可能になり、これにより、120℃まで到達させることができ、したがってタンクの充填速度を上昇させることが可能なことも見出した。
「多層構造」タンクは、いくつかの層、すなわちいくつかのシーリング層及びいくつかの補強材層、又は1つのシーリング層及びいくつかの補強材層、又はいくつかのシーリング層及び1つの補強材層、又は1つのシーリング層及び1つの補強材層を含む、又はそれらからなると理解されるべきである。
多層構造は、したがってパイプ又はチューブを排除すると理解される。
一実施形態では、前記多層構造は、2つの層、シーリング層及び補強材層からなる。
シーリング層(複数可)は、最外部の層である複合補強層に対して、最内部の層である。
タンクは、水素を運搬するトラックの上、水素を運搬し、水素を用いた燃料セルを供給する車の上、例えば、水素を供給する電車の上、又は水素を供給するドローンの上にある水素の移動貯蔵用のタンクであり得るが、水素を自動車に分配するステーションにおける、水素の固定貯蔵用のタンクでもあり得る。
有利には、シーリング層(1)は、23℃にて水素に耐漏洩性であり、すなわち、23℃での水素透過性は、23℃、0%相対湿度(RH)下で500cc.mm/m2.24h.atm未満である。
複合補強層(複数可)は、重合体で含浸された繊維のリボン(又はテープ又はロービング)によって、シーリング層の周囲に巻かれ、これは、例えばフィラメントワインディングにより被覆される。
いくつかの層が存在する場合、重合体が異なる。
補強材層の重合体が同一である場合、いくつかの層が存在し得るが、有利には単一の補強材層が存在し、次いで、シーリング層の周囲に少なくとも1回の満巻を有する。
当業者に周知のこの完全自動プロセスにより、層ごとに巻き角を選択することが可能になり、これにより、最終構造に、内圧変化に耐える能力が付与される。
いくつかのシーリング層が存在する場合、シーリング層の最内部のみが水素と直接接触する。
1つのみのシーリング層及び複合補強材層が存在する場合、したがって2つの層の多層構造が生じ、次いでこれらの2つの層は、とりわけシーリング層の上に複合補強材層を巻くことにより、互いに接着でき、互いに直接接触する。
いくつかのシーリング層及び/又はいくつかの複合補強層が存在する場合、前記シーリング層の最外部の層、ひいては水素と接触する層の反対側のものは、前記複合補強材の最内部の層に接着してよく、又は接着しなくてよい。
他の複合補強材層も互いに接着してよく、又は接着しなくてよい。
他のシーリング層も互いに接着してよく、又は接着しなくてよい。
有利には、1つのみのシーリング層及び1つの補強材層が存在し、互いに接着しない。
有利には、1つのみのシーリング層及び1つの補強層が存在し、互いに接着せず、補強層は、連続繊維の形態の繊維性材料からなり、連続繊維に、主に少なくとも1つの重合体P2j、特にエポキシ樹脂又はエポキシ系樹脂を含む組成物で含浸されている。
一実施形態では、1つのみのシーリング層及び1つの補強層が存在し、互いに接着せず、補強層は、連続繊維の形態の繊維性材料からなり、連続繊維に、主に、エポキシ樹脂又はエポキシ系樹脂である重合体P2jを含む組成物で含浸されている。
「エポキシ系」という表現は、本明細書を通じて、エポキシがマトリックスの少なくとも50重量%を表すことを意味する。
シーリング層(複数可)及び組成物に関して
1つ又は複数のシーリング層が存在し得る。
1~10の層が存在し得、詳細には1から5、特に1~3、優先的には1つのシーリング層が存在する。
少なくとも最内部の前記シーリング層は、
組成物の合計重量に対して:
a. 20.5~99.845重量%の少なくとも1つのポリアミド;
b. 0.005~0.5重量%の少なくとも1つの触媒;
c. 0.05~1重量%の少なくとも1つの熱安定剤;
d. 0.1~3重量%の少なくとも1つのオリゴ-又はポリ-カルボジイミド;
e. 0~1.5重量%の少なくとも1つの可塑剤、
f. 0~15重量%未満の少なくとも1つのポリオレフィン;
g. 0~30%の少なくとも1つの添加剤を含み、
構成成分a~gの総計が100重量%になる、組成物からなる。
一実施形態では、前記組成物は:
a. 20.5~99.845重量%の少なくとも1つのポリアミド;
b. 0.005~0.5重量%の少なくとも1つの触媒;
c. 0.05~1重量%の少なくとも1つの熱安定剤;
d. 0.1~3重量%の少なくとも1つのオリゴ-又はポリ-カルボジイミド;
e. 0~1.5重量%の少なくとも1つの可塑剤、
f. 0~15重量%未満の少なくとも1つのポリオレフィン;
g. 0~30%の少なくとも1つの添加剤からなり、
構成成分a~gの総計は100重量%になる。
触媒:
「触媒」という用語は、重縮合触媒、例えば無機酸又は有機酸を表す。
触媒の重量に対する比率は、組成物の合計重量に対しておよそ50ppm~およそ5000ppm、詳細にはおよそ100~およそ3000ppmである。
有利には、触媒は、リン酸(H3PO4)、亜リン酸(H3PO3)、次亜リン酸(H3PO2)又はそれらの混合物から選択される。
有利には、触媒の重量に対する比率は、組成物の合計重量に対しておよそ50ppm~およそ5000ppm、詳細にはおよそ100~およそ3000ppmであり、前記触媒は、リン酸(H3PO4)、亜リン酸(H3PO3)、次亜リン酸(H3PO2)又はそれらの混合物から選択される。
有利には、触媒は、およそ100~およそ3000ppmの比率で、リン酸(H3PO4)、亜リン酸(H3PO3)から選択される。
熱安定剤:
この安定剤は、有機安定剤、又はより一般的には有機安定剤、例えば第1のフェノール抗酸化剤(例えばCibaによるIrganox 245又は1098又は1010の型の)、第2のホスファイト抗酸化剤、及びさらに任意選択で他の安定剤、例えばヒンダードアミン光安定剤を意味するHALS(例えばCibaによるTinuvin 770)、フェノールホスファイト抗酸化剤、例えばANOX(登録商標)NDB TL89、抗UV(例えばCibaによるTinuvin 312)、フェノール系又はリン系安定剤の組合せであり得る。アミン抗酸化剤、例えばCromptonのNaugard 445又はさらに多機能安定剤、例えばClariantのNylostab S-EEDも使用され得る。
この安定剤は、無機安定剤、例えば銅系安定剤でもあり得る。そのような無機安定剤の例として、ハロゲン化物及び酢酸銅が挙げられ得る。2番目に、他の金属、例えば銀が任意選択で考えられるが、これらはさほど有効ではないことが公知である。これらの銅系化合物は、典型的にはアルカリ金属ハロゲン化物、特にカリウムに関連する。
有利には、熱安定剤は、有機安定剤である。
熱安定剤は、組成物の合計重量に対して、およそ0.05重量%~およそ1重量%、詳細にはおよそ0.05重量%~およそ0.3重量%の比率である。
有利には、触媒の重量に対する比率は、組成物の合計重量に対して、およそ50ppm~およそ5000ppm、詳細にはおよそ100~およそ3000ppmであり、熱安定剤は、組成物の合計重量に対して、およそ0.05重量%~およそ1重量%、詳細にはおよそ0.05重量%~およそ0.3重量%の比率であり、前記触媒は、リン酸(H3PO4)、亜リン酸(H3PO3)、次亜リン酸(H3PO2)又はそれらの混合物から選択される。
有利には、触媒は、およそ100~およそ3000ppmの比率のリン酸(H3PO4)、亜リン酸(H3PO3)から選択される。
カルボジイミド:
カルボジイミドは、従来公知のカルボジイミド重合体及びオリゴマーを表し、ジイソシアネートの重合により調製され得る。
この反応は、二酸化炭素を排除して触媒及び生成物により加速し得る(J. Org. Chem、28、2069頁(1963年)。J. Am. Chem. Soc. 84、3673頁(1962年);Chem. Rev.、81、589頁(1981年);Ange. Chem.、93、855頁(1981年))。
NCO末端基の試薬は、CH、NH又はOH反応性化合物、例えばマロン酸のエステル、カプロラクタム、アルコール又はフェノールを含み得る。
あるいは、モノイソシアネート及びジイソシアネートの混合物は、重合して、実質的に非反応性末端基を含有するオリゴ-又はポリ-カルボジイミドを得ることができる。
使用されるカルボジイミドは、一般式:
R1-N=C=N(-R2-N=C=N-)n-R3
のオリゴ-又はポリ-カルボジイミドであり、R1及びR3は、C1~C20アルキル、C5~C20シクロアルキル、6~20個の炭素原子を有するアリール又は7~20個の炭素原子を有するアラルキルを表し、それぞれ、任意選択でCH、NH又はOH反応性化合物を含むイソシアネート基で置換されていてもよく;
R2は、2~20個の炭素原子を有するアルキレン基、5~20個の炭素原子を有するシクロアルキレン基、6~20個の炭素原子を有するアリーレン基、又は7~20個の炭素原子を有するアラルキレン基を表し;
n=1~100、好ましくは2~80、好ましくは3~70である。
オリゴ-又はポリ-カルボジイミドは、ホモ重合体又は共重合体、例えば2,4-ジイソシアネート-1,3,5-トリイソプロピルベンゼン及び1,3-ジイソシアネート-3,4-ジイソプロピルベンゼンの共重合体であり得る。
オリゴ-又はポリ-カルボジイミドは、US5,360,888に記載されているものからも選択され得る。
好適なオリゴ及びポリ-カルボジイミドは、市販の供給源、例えばRhein Chemie、Raschig又はZikoから得られる。
有利には、使用されるオリゴ-又はポリ-カルボジイミドの重量に対する比率は、組成物の合計重量に対しておよそ0.1~およそ3%、詳細には0.5~2%であり、特に1%にほぼ等しい。
有利には、オリゴ-又はポリ-カルボジイミドは、Stabilizer、詳細にはStabilizer(登録商標)9000、Stabaxol(登録商標)、特にStabaxol(登録商標)P、詳細にはStabaxol(登録商標)P100もしくはStabaxol(登録商標)P400、又はそれらの混合物から選択される。
有利には、本発明は、したがって、最内部のシーリング層を含む、上で定義されている構造に関し、最内部のシーリング層は、組成物の合計重量に対して、少なくとも1つの触媒、少なくとも1つの熱安定剤、及び少なくとも1つのオリゴ-又はポリ-カルボジイミドを、組成物の合計重量に対しておよそ0.1重量~およそ3重量%、詳細には0.5~2重量%の、特に1重量%にほぼ等しい比率で含む組成物からなり、マトリックスは、少なくとも1つの熱可塑性樹脂重合体、特にポリアミドを含み、前記オリゴ-又はポリ-カルボジイミドは、Stabilizer、詳細にはStabilizer(登録商標)9000、Stabaxol(登録商標)、特にStabaxol(登録商標)P、詳細にはStabaxol(登録商標)P100もしくはStabaxol(登録商標)P400、又はそれらの混合物、並びに適切な場合、1.5重量%までの少なくとも1つの可塑剤、及び/又は15重量%までの少なくとも1つのポリオレフィンから選択される。
有利には、触媒の重量に対する比率は、組成物の合計重量に対して、およそ50ppm~およそ5000ppm、詳細にはおよそ100~およそ3000ppmであり、オリゴ-又はポリ-カルボジイミドは、組成物の合計重量に対して、およそ0.1~およそ3重量%、詳細には0.5~2重量%の、特に1重量%にほぼ等しい比率であり、マトリックスは、少なくとも1つの熱可塑性樹脂重合体、特にポリアミドを含み、前記触媒は、リン酸(H3PO4)、亜リン酸(H3PO3)、次亜リン酸(H3PO2)又はそれらの混合物から選択され、前記オリゴ-又はポリ-カルボジイミドは、Stabilizer、詳細にはStabilizer(登録商標)9000、Stabaxol(登録商標)、特にStabaxol(登録商標)P、詳細にはStabaxol(登録商標)P100もしくはStabaxol(登録商標)P400、又はそれらの混合物から選択される。
有利には、触媒は、およそ100~およそ3000ppmの比率のリン酸(H3PO4)、亜リン酸(H3PO3)から選択される。
有利には、熱安定剤は、組成物の合計重量に対して、およそ0.05重量%~およそ1重量%、詳細にはおよそ0.05重量%~およそ0.3重量%の比率であり、オリゴ-又はポリ-カルボジイミドは、組成物の合計重量に対して、およそ0.1~およそ3重量%、詳細には0.5~2重量%の、特に1重量%にほぼ等しい比率であり、前記オリゴ-又はポリ-カルボジイミドは、Stabilizer、詳細にはStabilizer(登録商標)9000、Stabaxol(登録商標)、特にStabaxol(登録商標)P、詳細にはStabaxol(登録商標)P100もしくはStabaxol(登録商標)P400、又はそれらの混合物から選択される。
有利には、触媒の重量に対する比率は、組成物の合計重量に対して、およそ50ppm~およそ5000ppm、詳細にはおよそ100~およそ3000ppmであり、熱安定剤は、組成物の合計重量に対して、およそ0.05重量%~およそ1重量%の、詳細にはおよそ0.05重量%~およそ0.3重量%の比率であり、オリゴ-又はポリ-カルボジイミドは、組成物の合計重量に対して、およそ0.1~およそ3重量%、詳細には0.5~2重量%の、特に1重量%にほぼ等しい比率であり、前記触媒は、リン酸(H3PO4)、亜リン酸(H3PO3)、次亜リン酸(H3PO2)又はそれらの混合物から選択され、前記オリゴ-又はポリ-カルボジイミドは、Stabilizer、詳細にはStabilizer(登録商標)9000、Stabaxol(登録商標)、特にStabaxol(登録商標)P、詳細にはStabaxol(登録商標)P100もしくはStabaxol(登録商標)P400、又はそれらの混合物から選択される。
有利には、触媒は、およそ100~およそ3000ppmの比率のリン酸(H3PO4)、亜リン酸(H3PO3)から選択される。
添加剤:
添加剤は、核剤を除いて、別の重合体、UV吸収剤、光安定剤、潤滑剤、無機充填剤、難燃剤、色素、カーボンブラック及び炭素質ナノ充填剤から選択され得;詳細には、添加剤は、核剤を除いて、UV吸収剤、光安定剤、潤滑剤、無機充填剤、難燃剤、色素、カーボンブラック及び炭素質ナノ充填剤から選択される。
前記他の重合体は、別の半結晶性熱可塑性樹脂重合体又は異なる重合体、とりわけEVOH(エチレンビニルアルコール)であり得る。
一実施形態では、単一のポリアミドは、少なくとも、複合補強層に接着しないシーリング層に存在する。
ポリアミド
ポリアミドは、詳細には半結晶性、特に脂肪族又は半芳香族ポリアミド、詳細には脂肪族ポリアミドである。
半結晶性ポリアミドは、一般的に常温で固体であり、温度の上昇中、詳細にはガラス転移温度(Tg)の通過後に軟化し、融点(Tm)といわれるものを通過する際に鋭い転移を呈し得る材料を指し、この材料は、温度が、その結晶化温度未満に低下する場合、再度固体になる。
Tg、Tc及びTmは、それぞれ標準11357-2:2013及び 11357-3:2013に従って示差走査熱量測定(DSC)により判定される。
前記半結晶性ポリアミドの数平均分子量Mnは、好ましくは10,000~85,000、とりわけ10,000~60,000、優先的には10,000~50,000、より一層優先的には12,000~50,000に到達する範囲である。これらのMn値は、標準ISO 307:2007に従うが、溶媒を変えることによりm-クレゾール中で判定して(硫酸の代わりにm-クレゾールを使用し、温度は20℃である)、0.8以上の固有粘度に相当し得る。
ポリアミドを定義するのに使用される命名法は、ISO標準1874-1:2011「Plastiques -- Materiaux polyamides (PA) pour moulage et extrusion -- Partie 1: Designation」、とりわけ3頁(表1及び2)に記載されており、当業者に周知である。
ポリアミドは、ホモポリアミドもしくはコポリアミド、又はそれらの混合物であり得る。
一実施形態では、前記ポリアミドは、脂肪族ポリアミド、特に長鎖脂肪族ポリアミド、つまり窒素原子1個当たり、8.5個超、好ましくは9個超、詳細には10個超の平均数の炭素原子を有するポリアミドである。
詳細には、長鎖脂肪族ポリアミドは:
ポリアミド10(PA10)、ポリアミド11(PA11)、ポリアミド12(PA12)、ポリアミド1010(PA1010)、ポリアミド1012(PA1012)、ポリアミド1212(PA1012)もしくはそれらの混合物、又はそれらのコポリアミド、詳細にはPA11及びPA12から選択される。
より詳細には、ポリアミド11(PA11)、ポリアミド12(PA12)、ポリアミド1012(PA1012)、ポリアミド1212(PA1012)もしくはそれらの混合物、又はそれらのコポリアミド、詳細にはPA11及びPA12。
一実施形態では、長鎖脂肪族ポリアミドは:
ポリアミド12(PA12)、ポリアミド1010(PA1010)、ポリアミド1012(PA1012)、ポリアミド1212(PA1012)もしくはそれらの混合物、又はそれらのコポリアミド、詳細にはPA12から選択される。
別の実施形態では、長鎖脂肪族ポリアミドは:
ポリアミド12(PA12)、ポリアミド1012(PA1012)、ポリアミド1212(PA1012)もしくはそれらの混合物、又はそれらのコポリアミド、詳細にはPA12から選択される。
別の実施形態では、前記半結晶性ポリアミド熱可塑性樹脂重合体は、半芳香族半結晶性ポリアミド、特に長鎖半芳香族半結晶性ポリアミド、つまり窒素原子1個当たり、8.5個超、好ましくは9個超、詳細には10個超の平均数の炭素原子、及び240℃~280℃未満の融点を有するポリアミドである。
詳細には、長鎖半芳香族半結晶性ポリアミドは、ポリアミド11/5T又は11/6T又は11/10T、MXDT/10Tから選択される。<PMDT/10T及びBACT/10T。
有利には、各シーリング層は、同種のポリアミドを含む組成物からなる。
溶着が必須の場合、ポリアミド熱可塑性樹脂重合体でできている要素を溶着することが可能な様々な方法がある。したがって、ある要素を他の要素に溶着させる接触又は非接触式ヒーティングブレード、超音波、赤外線、振動、回転、又はさらにレーザー溶着が使用され得る。
ポリオレフィンに関して
一実施形態では、PEBAは、ポリオレフィンの定義から排除される。
ポリオレフィンは、官能化もしくは非官能化され得、又は少なくとも1つの官能化及び/もしくは少なくとも1つの非官能化ポリオレフィンの混合物であり得る。簡潔にするために、ポリオレフィンは(B)と表され、官能化ポリオレフィンは(B1)、また非官能化ポリオレフィンは(B2)と以下に記載される。
非官能化ポリオレフィン(B2)は、古くから、アルファ-オレフィン又はジオレフィンのホモ重合体又は共重合体、例えば、エチレン、プロピレン、1-ブテン、1-オクテン、ブタジエンである。例として以下が挙げられ得る:
- ポリエチレンのホモ重合体及び共重合体、詳細にはLDPE、HDPE、LLDPE(直鎖低密度ポリエチレン)、VLDPE(超低密度ポリエチレン)及びメタロセンポリエチレン。
- プロピレンのホモ重合体又は共重合体。
- エチレン/アルファ-オレフィン共重合体、例えばエチレン/プロピレン、EPR(エチレン-プロピレン-ゴムの省略)及びエチレン/プロピレン/ジエン(EPDM)。
- スチレン/エチレン-ブテン/スチレン(SEBS)、スチレン/ブタジエン/スチレン(SBS)、スチレン/イソプレン/スチレン(SIS)、スチレン/エチレン-プロピレン/スチレン(SEPS)ブロック共重合体。
- エチレンと、不飽和カルボン酸の塩又はエステル、例えばアルキル(メタ)アクリレート(例えばメチルアクリレート)、又は飽和カルボン酸のビニルエステル、例えば酢酸ビニル(EVA)から選択され、共単量体の比率が40重量%に達し得る少なくとも1つの生成物の共重合体。
官能化ポリオレフィン(B1)は、反応単位(官能基)を有するアルファ-オレフィンの重合体であり得;そのような反応単位は、酸、無水物又はエポキシ官能基である。例として、不飽和エポキシド、例えばグリシジル(メタ)アクリレートにより、あるいはカルボン酸又は対応する塩もしくはエステルにより、例えば(メタ)アクリル酸(金属、例えばZn完全に又は部分的に中和され得る)、あるいはさらにカルボン酸無水物、例えば無水マレイン酸により、グラフトされた、又は共重合もしくは三元重合された先述のポリオレフィン(B2)が挙げられ得る。官能化ポリオレフィンは、例えばPE/EPR混合物であり、その重量に対する比は、例えば40/60~90/10の間で幅広く変動し得、前記混合物は、無水物、とりわけ無水マレイン酸と、例えば0.01~5重量%のグラフト率に従って共グラフトされる。
官能化ポリオレフィン(B1)は、以下の、無水マレイン酸又はグリシジルメタクリレートをグラフトした、(共)重合体から選択され得、グラフト率は、例えば0.01~5重量%である:
- PEの、PPの、エチレンとプロピレン、ブテン、ヘキセン又はオクテンの、例えば35~80重量%のエチレンを含有する共重合体の;
- エチレン/アルファ-オレフィン共重合体、例えばエチレン/プロピレン、EPR(エチレン-プロピレン-ゴムの省略)及びエチレン/プロピレン/ジエン(EPDM)。
- スチレン/エチレン-ブテン/スチレン(SEBS)、スチレン/ブタジエン/スチレン(SBS)、スチレン/イソプレン/スチレン(SIS)、スチレン/エチレン-プロピレン/スチレン(SEPS)ブロック共重合体。
- 40重量%までの酢酸ビニルを含有するエチレン及び酢酸ビニル共重合体(EVA);
- 40重量%までのアルキル(メタ)アクリレートを含有するエチレン及びアルキル(メタ)アクリレート共重合体;
- 40重量%までの共単量体を含有するエチレン及び酢酸ビニル(EVA)及びアルキル(メタ)アクリレート共重合体。
官能化ポリオレフィン(B1)は、主に無水マレイン酸をグラフトしたプロピレンとの、次いでモノアミンポリアミド(又はポリアミドオリゴマー)と縮合したエチレン/プロピレン共重合体(EP-A-0,342,066に記載されている生成物)からも選択され得る。
官能化ポリオレフィン(B1)は、少なくとも以下の単位:(1)エチレン、(2)飽和カルボン酸のアルキル(メタ)アクリレート又はビニルエステル、及び(3)無水物、例えば無水マレイン酸又は(メタ)アクリル酸又はエポキシ、例えばグリシジル(メタ)アクリレートの共重合体又は三元重合体でもあり得る。
後者の型の官能化ポリオレフィンの例として、以下の共重合体が挙げられ得、エチレンは、好ましくは少なくとも60重量%を表し、三元単量体(官能基)は、例えば0.1~10重量%の共重合体を表し:
- エチレン/アルキル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸又は無水マレイン酸又はグリシジルメタクリレート共重合体;
- エチレン/酢酸ビニル/無水マレイン酸又はグリシジルメタクリレート共重合体;
- エチレン/酢酸ビニル又はアルキル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸又は無水マレイン酸又はグリシジルメタクリレート共重合体。
先述の共重合体では、(メタ)アクリル酸は、Zn又はLiで塩化され得る。
(B1)又は(B2)における「アルキル(メタ)アクリレート」という用語は、C1~C8アルキルメタクリレート及びアクリレートを表し、メチルアクリレート、エチルアクリレート、n-ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、2-エチル-ヘキシルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、メチルメタクリレート及びエチルメタクリレートから選択され得る。
さらに、以前に言及されたポリオレフィン(B1)は、任意の適切な方法又は薬剤(ジエポキシ、二酸、過酸化物など)によっても架橋され得る;官能化ポリオレフィンという用語は、以前に言及されたポリオレフィンと、これらと反応し得る二官能性試薬、例えば二酸、二無水物、ジエポキシなどの混合物、又は一緒に反応し得る少なくとも2つの官能化ポリオレフィンの混合物も含む。
上で挙げられている共重合体(B1)及び(B2)は、統計的な、又は連続した手法で共重合され得、直鎖又は分岐構造を有する。
これらのポリオレフィンの分子量、MFIという指標、密度も幅広く変動し得、当業者はこれらを知るであろう。メルトフローインデックスの省略であるMFIは、溶融状態における流動性の測定値である。これは、標準ASTM 1238に従って測定される。
有利には、非官能化ポリオレフィン(B2)は、ポリプロピレンのホモ重合体又は共重合体、及び任意のエチレンホモ重合体又はエチレン共重合体、及び高級アルファ-オレフィン共単量体、例えばブテン、ヘキセン、オクテン又は4-メチル-1-ペンテンから選択される。例えばPP、高密度PE、中密度PE、直鎖低密度PE、低密度PE、超低密度PEが挙げられ得る。これらのポリエチレンは、当業者により、「フリーラジカル」法に従って、「Ziegler」触媒法に従って、又はより最近はいわゆる「メタロセン」触媒により生成されると公知である。
有利には、官能化ポリオレフィン(B1)は、アルファ-オレフィン単位、及び、エポキシ、カルボン酸又はカルボン酸無水物官能基のような極性反応性官能基を保有する単位を含む任意の重合体から選択される。そのような重合体の例として、エチレン、アルキルアクリレート及び無水マレイン酸もしくはグリシジルメタクリレートの三元重合体、例えば本出願者からのLotader(登録商標)、又は無水マレイン酸がグラフトされたポリオレフィン、例えばSK ChemicalsからのOrevac(登録商標)、並びにまた、エチレン、アルキルアクリレート及び(メタ)アクリル酸の三元重合体が挙げられ得る。カルボン酸無水物によりグラフトされ、次いでポリアミド又はモノアミンポリアミドオリゴマーと縮合したポリプロピレンのホモ重合体又は共重合体も挙げられ得る。
有利には、前記シーリング層(複数可)を構成する前記組成物は、ポリエーテルブロックアミド(PEBA)を欠く。この実施形態では、PEBAは、したがってポリオレフィンから排除される。
可塑剤に関して:
可塑剤は、通例、ポリアミド(複数可)ベース組成物に使用される可塑剤であり得る。
有利には、異なる重合体を混合する工程、及び得られた組成物を変形させる工程中に煙霧を形成しないように、良好な熱安定性を有する可塑剤が使用される。
詳細には、この可塑剤は:
ベンゼンスルホンアミド誘導体、例えばn-ブチルベンゼンスルホンアミド(BBSA)、エチルトルエンスルホンアミド(ETSA)、N-シクロヘキシルトルエンスルホンアミド及びN-(2-ヒドロキシプロピル)ベンゼンスルホンアミド(HP-BSA)のオルト及びパラ異性体、
ヒドロキシ安息香酸のエステル、例えば2-エチルヘキシルパラ-ヒドロキシベンゾエート(EHPB)及び 2-デシルヘキシルパラ-ヒドロキシベンゾエート(HDPB)、
テトラヒドロフルフリルアルコールのエステル又はエーテル、例えばオリゴエチレンオキシテトラヒドロフルフリルアルコール、及び
クエン酸又はヒドロキシマロン酸のエステル、例えばオリゴエチレンオキシマロネートから選択され得る。
好ましい可塑剤は、n-ブチルベンゼンスルホンアミド(BBSA)である。
別の、より詳細には好ましい可塑剤は、N-(2-ヒドロキシプロピル)ベンゼンスルホンアミド(HP-BSA)である。実際に、後者は、押出による変形工程中に、押出スクリュー及び/又はダイにおける堆積物(「目やに」)の形成を防止する利点を有する。
もちろん、可塑剤の混合物を使用することが可能である。
一実施形態では、少なくとも1つの最内部の前記シーリング層の前記組成物は、組成物の合計重量に対して、1重量%~15重量%未満、詳細には1重量%~12重量%、特に1重量%~10重量%の比率の少なくとも1つのポリオレフィンを含む。
一実施形態では、前記組成物は、可塑剤を欠く。
一実施形態では、少なくとも1つの最内部の前記シーリング層の前記組成物は、組成物の合計重量に対して、1重量%~15重量%未満、詳細には1重量%~12重量%、特に1重量%~10重量%の比率の少なくとも1つのポリオレフィンを含み、前記組成物は、可塑剤を欠く。
さらに別の実施形態では、少なくとも1つの最内部の前記シーリング層の前記組成物は、組成物の合計重量に対して、1重量%~15重量%未満、詳細には1重量%~12重量%、特に1重量%~10重量%の比率の少なくとも1つのポリオレフィン、及び、組成物の合計重量に対して、0.1~1.5重量%の可塑剤を含む。
複合補強材層及び重合体P2jに関して
重合体P2jは、熱可塑性樹脂重合体又は熱硬化性重合体であり得る。
1つ又は複数の複合補強材層が存在し得る。
前記層のそれぞれは、主に少なくとも1つの熱可塑性樹脂重合体P2jを含み、jは存在する層の数に相当する組成物で含浸された連続繊維の形態の繊維性材料からなる。
jには、1~10、詳細には1~5、とりわけ1~3が含まれ、優先的にはj=1である。
「主に」という用語は、少なくとも1つの前記重合体が、組成物、及び複合体のマトリックスの合計重量に対して、50重量%超で存在することを意味する。
有利には、少なくとも1つの主な前記重合体が、組成物の合計重量に対して、60重量%超で、とりわけ70重量%超で、特に80重量%超で、より詳細には90重量%以上で存在する。
前記組成物は、耐衝撃性改良剤及び/又は添加剤をさらに含み得る。
耐衝撃性改良剤
耐衝撃性改良剤は、有利には、標準ISO 178に従って測定して100MPa未満の曲げ弾性率、及び0℃未満のTg(DSCサーモグラムの変曲点で、標準11357-2に従って測定して)を有する重合体、詳細にはポリオレフィンからなる。
ポリオレフィンは、上で定義されている通りである。
複合補強層の前記組成物の添加剤は、核剤を除いて、抗酸化剤、熱安定剤、UV吸収剤、光安定剤、潤滑剤、無機充填剤、難燃剤、可塑剤及び色素から選択され得る。
有利には、前記組成物は、主に前記熱可塑性樹脂重合体P2j、0~15重量%の耐衝撃性改良剤、詳細には0~12重量%の耐衝撃性改良剤、0~5重量%の添加剤からなり、組成物の構成成分の総計は、100重量%に等しい。
各層における少なくとも1つの主な前記重合体は、同一であり得る、又は異なり得る。
一実施形態では、単一の主な重合体が、少なくとも複合補強材層に存在し、シーリング層に接着しない。
一実施形態では、各補強材層は、同種の重合体、詳細にはエポキシ樹脂又はエポキシ系樹脂を含む。
重合体P2j
熱可塑性樹脂重合体P2j
熱可塑性樹脂又は熱可塑性樹脂重合体は、一般的に常温で、半結晶性又は非晶質、詳細には半結晶性であり得る固体であり、温度の上昇中、詳細にはガラス転移温度(Tg)の通過後に軟化し、非晶質である場合はより高い温度で流れ、又は、半結晶性である場合はいわゆる融点(Tm)を通過する際に鋭い転移を呈し得、温度がその結晶化温度Tc未満(半結晶性で)、及びそのガラス転移温度未満(非晶質で)に低下する場合、再度固体になる材料を指す。
Tg、Tc及びTmは、示差走査熱量測定(DSC)により、それぞれ標準11357-2:2013及び11357-3:2013に従って判定される。
前記熱可塑性樹脂重合体の数平均分子量Mnは、ポリアミドに相当する場合、好ましくは10,000~40,000、好ましくは10,000~30,000に到達する範囲である。これらのMn値は、標準ISO 307:2007に従うが、溶媒を変えることによりm-クレゾール中で判定して(硫酸の代わりにm-クレゾールを使用し、温度は20℃である)、0.8以上の固有粘度に相当し得る。
本発明における好適な半結晶性熱可塑性樹脂重合体の例は、以下を含む:
共重合体、例えばポリアミド-ポリエーテル共重合体を含む、詳細には芳香族及び/又は脂環式構造を含むポリアミド、
ポリエステル、
ポリアリールエーテルケトン(PAEK)、
ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、
ポリエーテルケトンケトン(PEKK)、
ポリエーテルケトンエーテルケトンケトン(PEKEKK)、
ポリイミド、詳細にはポリエーテルイミド(PEI)又はポリアミド-イミド、
ポリルスルホン(PSU)、詳細にはポリアリルスルホン、例えばポリフェニルスルホン(PPSU)、
ポリエーテルスルホン(PES)。
半結晶性重合体、詳細にはポリアミド及びそれらの半結晶性共重合体が、より詳細には好ましい。
ポリアミドを定義するために使用される命名法は、ISO標準1874-1:2011「Plastiques -- Materiaux polyamides (PA) pour moulage et extrusion -- Partie 1: Designation」、とりわけ3頁(表1及び2)に記載されており、当業者に周知である。
ポリアミドは、ホモポリアミドもしくはコポリアミド、又はそれらの混合物であり得る。
有利には、半結晶性ポリアミドは、半芳香族ポリアミド、とりわけEP1505099に記載されている式X/YArの半芳香族ポリアミド、特に式A/XT[式中、Aは、アミノ酸から得られる単位、ラクタムから得られる単位、並びに式(Caジアミン).(Cb二酸)に相当し、aはジアミンの炭素原子の数を表し、bは二酸の炭素原子の数を表し、a及びbはそれぞれ、4~36の間、有利には9~18の間である単位から選択され、単位(Caジアミン)は、直鎖又は分岐脂肪族ジアミン、脂環式ジアミン及びアルキル芳香族ジアミンから選択され、単位(Cb二酸)は、直鎖又は分岐脂肪族二酸、脂環式二酸及び芳香族二酸から選択され;
X.Tは、Cxジアミン及びテレフタル酸の重縮合から得られる単位を表し、xは、Cxジアミンの炭素原子の数を表し、xは、5~36の間、有利には9~18の間である]の半芳香族ポリアミド、とりわけ式A/5T、A/6T、A/9T、A/10T又はA/11Tのポリアミド[Aは上で定義されている通りである]、詳細にはPA MPMDT/6T、PA11/10T、PA 5T/10T、PA 11/BACT、PA 11/6T/10T、PA MXDT/10T、PA MPMDT/10T、PA BACT/10T、PA BACT/6T、PA BACT/10T/6T、PA 11/BACT/6T、PA 11/MPMDT/6T、PA 11/MPMDT/10T、PA 11/BACT/10T、PA 11/MXDT/10T、11/5T/10Tの間から選択されるポリアミドである。
Tは、テレフタル酸に相当し、MXDは、m-キシリレンジアミンに相当し、MPMDは、メチルペンタメチレンジアミンに相当し、BACは、ビス(アミノメチル)シクロヘキサンに相当する。上で定義されている前記半芳香族ポリアミドは、とりわけ80℃以上のTgを有する。
「変形の際に安定」という表現は、時間に応じて、具体的には1分(生成物を溶融するのに必要とされる時間)~少なくとも30分、詳細には1分~30分で、溶融粘度が70%を超えて変化しないことを意味する。
有利には、最内部の前記シーリング層の前記組成物の溶融粘度は、20分まで実質的に一定である。
「実質的に一定」は、溶融粘度が、20分まで、1分~少なくとも5分、詳細には1分~5分で、20%を超える比率で変化しないことを意味すると理解すべきである。
有利には、前記組成物は、さらに熱酸化への耐性を有する。
「熱酸化への耐性」という表現は、材料の半減期(時間単位)により特徴付けられる。これは、空気中で140℃にてエージングしたISO 527-2 1BA標本が、標準ISO 527-2(2012)に従って測定して、その初期破断伸びの半分を失った後の時間に相当する。
有利には、熱酸化への耐性は、少なくとも80日、詳細には100日である。
有利には、前記組成物は、270℃にて、上で定義されている振動レオロジーにより判定して、およそ13,000~およそ23,000Pa・sの溶融粘度を有する。
溶融粘度は、Physica MCR301という装置にて、270℃、10rad/秒での窒素フラッシュ下、5%変形率、及び直径25mmの平行なプレート2つの間における10秒-1せん断での振動レオロジーにより判定される。
固有粘度は、標準ISO 307:2007に従うが、硫酸の代わりにm-クレゾール中、及び温度が20℃であることを除いて測定する。
熱硬化性重合体P2j
熱硬化性重合体は、エポキシ樹脂もしくはエポキシ系樹脂、ポリエステル、ビニルエステル及びポリウレタン、又はそれらの混合物、詳細にはエポキシ樹脂又はエポキシ系樹脂から選択される。
有利には、各複合補強材層は、同種の重合体、詳細にはエポキシ樹脂又はエポキシ系樹脂を含む組成物からなる。
前記重合体P2jを含む前記組成物は、溶着に好適な照射に透過性であり得る。
別の実施形態では、複合補強材層は、その後の溶着は一切なしで、シーリング層の周囲に巻かれる。
構造に関して
前記多層構造は、したがって、シーリング層、及びシーリング層の周囲に巻かれる少なくとも1つの複合補強材層を含み、これらは互いに接着してよい、又はしなくてよい。
有利には、前記シーリング層及び補強材層は、互いに接着せず、異なる重合体をそれぞれ含む組成物からなる。
とはいえ、前記異なる重合体は、同種のものでもよい。
したがって、複合補強層及びシーリング層2つのうち1つが、脂肪族ポリアミドを含む組成物からなる場合、次いでもう一方の層は、複合補強のマトリックスとして高Tg重合体を有するように、脂肪族ではなく、例えば半芳香族ポリアミドであるポリアミドを含む組成物からなる。
前記多層構造は、10つまでのシーリング層、及び異なる性質の10つまでの複合補強層を含み得る。
前記多層構造が、必ずしも対称ではないこと、したがって、これは複合層より多くのシーリング層を含み得、又は逆もまた同様であるが、層及び補強材層の交代はあり得ないことは明らかである。
有利には、前記多層構造は、1、2、3、4、5、6、7、8、9又は10つのシーリング層、及び1、2、3、4、5、6、7、8、9又は10つの複合補強層を含む。
有利には、前記多層構造は、1、2、3、4又は5つのシーリング層、及び1、2、3、4又は5つの複合補強層を含む。
有利には、前記多層構造は、1、2又は3つのシーリング層、及び1、2又は3つの複合補強層を含む。
有利には、これらは、それぞれ異なる重合体を含む組成物からなる。
有利には、これらは、それぞれポリアミド、詳細には半結晶性ポリアミド、特に脂肪族又は芳香族ポリアミド、及びエポキシ又はエポキシ系樹脂P2jを含む組成物からなる。
一実施形態では、前記多層構造は、単一のシーリング層及びいくつかの補強材層を含み、隣接した前記補強材層は、前記シーリング層の周囲に巻かれ、他の補強材層は、直接隣接した補強材層の周囲に巻かれる。
別の実施形態では、前記多層構造は、単一の補強層及びいくつかのシーリング層を含み、前記補強層は、隣接した前記シーリング層の周囲であり得る(would around)。
有利な一実施形態では、前記多層構造は、単一のシーリング層及び単一の複合補強材層を含み、前記補強材層は、前記シーリング層の周囲に巻かれる。
これらの層2つのすべての組合せは、したがって本発明の範囲内であるが、但し、少なくとも最内部の前記複合補強材層が、隣接した最外部の前記シーリング層の周囲に巻かれることを条件とし、他の層は、互いに接着する、又は接着しない。
有利には、前記多層構造では、各シーリング層は、同種のポリアミド、詳細には半結晶性、特に脂肪族ポリアミド、詳細には長鎖又は半芳香族ポリアミド、詳細には長鎖ポリアミドを含む組成物からなる。
「同種のポリアミド」という表現は、例えば、層に応じて同一、又は異なり得るポリアミドであり得る、ポリアミドを意味する。
有利には、前記ポリアミドは、半結晶性、特に脂肪族ポリアミド、詳細には長鎖又は半芳香族ポリアミド、特に長鎖ポリアミドであり、前記重合体P2jは、エポキシ又はエポキシ系樹脂である。
第1のバリアントでは、前記ポリアミドは、半結晶性、特に脂肪族ポリアミド、詳細には長鎖ポリアミドであり、前記重合体P2jは、エポキシ又はエポキシ系樹脂である。
第2のバリアントでは、前記ポリアミドは、半芳香族、特に長鎖ポリアミドであり、前記重合体P2jは、エポキシ又はエポキシ系樹脂である。
有利には、ポリアミドは、すべてのシーリング層で同一である。
有利には、前記半結晶性ポリアミドは、長鎖脂肪族ポリアミド、詳細にはPA1010、PA 1012、PA 1212、PA11、PA12、とりわけPA 11又はPA12である。
有利には、ポリアミドは長鎖半芳香族ポリアミド、詳細にはPA 11/5T、PA 11/6T又はPA 11/10Tである。このケースでは明らかに、前記重合体のTmが280℃より低くなる、好ましくは265℃になるように、コポリアミドにおけるアミノ11の含有量は、慎重に選択されなければならない。
有利には、前記多層構造において、各補強材層は、同種の重合体P2j、詳細にはエポキシ樹脂又はエポキシ系樹脂を含む組成物からなる。
有利には、ポリアミドP2jは、すべての補強材層で同一である。
有利には、前記多層構造において、各シーリング層は、同種のポリアミド、詳細には半結晶性ポリアミドを含む組成物からなり、各補強層は、同種の重合体P2j、詳細にはエポキシ又はエポキシ系樹脂を含む組成物からなる。
有利には、前記ポリアミドは、長鎖脂肪族半結晶性ポリアミド、詳細にはPA1010、PA 1012、PA 1212、PA 11、PA12、特にPA11又はPA12であり、前記重合体P2jは、半芳香族半結晶性ポリアミドであり、詳細にはPA MPMDT/6T、PA11/10T、PA 11/BACT、PA 5T/10T、PA 11/6T/10T、PA MXDT/10T、PA MPMDT/10T、PA BACT/10T、PA BACT/6T、PA BACT/10T/6T、PA 11/BACT/6T、PA 11/MPMDT/6T、PA 11/MPMDT/10T、PA 11/ BACT/10T、PA及び11/MXDT/10Tから選択される。
一実施形態では、前記多層構造は、単一の補強層及び単一のシーリング層からなり、前記ポリアミドは、長鎖脂肪族半結晶性ポリアミド、詳細にはPA1010、PA 1012、PA 1212、PA 11、PA12、特にPA11又はPA12であり、前記重合体P2jは、詳細にはPA MPMDT/6T、PA11/10T、PA 11/BACT、PA 5T/10T、PA 11/6T/10T、PA MXDT/10T、PA MPMDT/10T、PA BACT/10T、PA BACT/6T、PA BACT/10T/6T、PA 11/BACT/6T、PA 11/MPMDT/6T、PA 11/MPMDT/10T、PA 11/BACT/10T、及びPA 11/MXDT/10Tから選択される半芳香族ポリアミドである。
さらに別の実施形態では、多層構造は、単一の補強層及び単一のシーリング層からなり、前記重合体P1iは、長鎖脂肪族半結晶性ポリアミド、詳細にはPA1010、PA 1012、PA 1212、PA11、PA12、又は詳細にはポリアミド11/5Tもしくは11/6Tもしくは11/10T、MXDT/10T、MPMDT/10T及びBACT/10T、特にPA 11もしくはPA12から選択される半芳香族半結晶性であり、前記重合体P2jは、エポキシ又はエポキシ系樹脂である。
有利には、前記多層構造は、透明非晶質重合体で含浸された連続ガラス繊維でできている繊維性材料からなる少なくとも1つの外層をさらに含み、前記層は、前記多層構造の最外部の層である。
前記外層は、第2の補強材層であるが透明であり、これにより、構造上に文章を配置できるようになる。
繊維性材料に関して
前記繊維性材料をなす繊維に関して、これらは詳細には無機、有機又は植物繊維である。
有利には、前記繊維性材料は、サイジングされていることがある、又はされていないことがある。
前記繊維性材料は、したがって、サイジングといわれる3.5重量%までの有機材料(熱硬化性又は熱可塑性樹脂型)を含み得る。
無機繊維は、例えば炭素繊維、ガラス繊維、バサルトもしくはバサルト系繊維、シリカ繊維、又は炭化ケイ素繊維を含む。有機繊維は、熱可塑性樹脂又は熱硬化性重合体系繊維、例えば半芳香族ポリアミド繊維、アラミド繊維又はポリオレフィン繊維を含む。好ましくは、これらは、非晶質熱可塑性樹脂重合体系であり、予備含浸マトリックスを構成する重合体もしくは熱可塑性樹脂重合体混合物のTgより高いガラス転移温度Tgを、熱可塑性樹脂重合体混合物が非晶質である場合に有し、又は、予備含浸マトリックスを構成する重合体もしくは熱可塑性樹脂重合体混合物のTmより高いTgを、熱可塑性樹脂重合体混合物が半結晶性である場合に有する。有利には、これらは、半結晶性熱可塑性樹脂重合体系であり、予備含浸マトリックスを構成する重合体もしくは熱可塑性樹脂重合体混合物のTgより高い溶融温度Tmを、熱可塑性樹脂重合体混合物が非晶質である場合に有し、又は、予備含浸マトリックスを構成する重合体もしくは熱可塑性樹脂重合体混合物のTmより高いTmを、熱可塑性樹脂重合体混合物が半結晶性である場合に有する。したがって、最終複合体の熱可塑性樹脂マトリックスによる含浸中に、繊維性材料を構成する有機繊維で、溶融する危険性はない。天然起源の植物繊維のうち、天然繊維ベースのリネン、ヘンプ、リグニン、タケ、絹、及び他のセルロース系繊維、詳細にはビスコース系繊維が挙げられ得る。熱可塑性樹脂重合体マトリックスの接着及び含浸を促進するために、純粋な、コーティング層で処理された、又はコーティングされたこれらの植物繊維が使用され得る。
繊維性材料は、布、繊維を用いた編組又は織布でもあり得る。
これは、支持糸を用いた繊維にも相当し得る。
これらの成分繊維は、単独で、又は混合物で使用され得る。したがって、有機繊維は、無機繊維と混合して、熱可塑性樹脂重合体粉末で予備含浸することができ、予備含浸された繊維性材料を形成できる。
有機繊維ストランドは、いくつかの坪量を有し得る。これらは、いくつかの形状をさらに有し得る。繊維性材料の成分繊維は、異なる形状を有するこれらの補強繊維混合物の形態をさらにとり得る。繊維は、連続繊維である。
好ましくは、繊維性材料は、ガラス繊維、炭素繊維、バサルト繊維もしくはバサルト系繊維、又はそれらの混合物、詳細には炭素繊維から選択される。
これは、ストランド又はいくつかのストランドの形態で使用される。
別の態様によれば、本発明は、上で定義されている多層構造を生成するための方法であって、押出ブロー成形、回転成形、又はハーフシェル射出成形によりシーリング層を調製する工程を含むことを特徴とする、方法に関する。
一実施形態では、多層構造を生成するための前記方法は、上で定義されているシーリング層の周囲に、上で定義されている補強材層をフィラメントワインディングする工程を含む。
上で詳述されているすべての特徴は、方法にも当てはまる。
すべての実施例で、タンクは、使用される熱可塑性樹脂の性質に適合された温度でのシーリング層(ライナー)の回転成形により得られる。
実施例:
使用される生成物
使用されるポリアミドは、Rilsan(登録商標)PA11(BESNO、Arkemaにより販売されている)であり、
熱安定剤は、Chemturaにより販売されているANOX(登録商標)NDB TL89:フェノールホスファイト有機安定剤である。
使用されるカルボジイミドは、Raschigにより販売されているStabiliser(登録商標)9000(ポリ-(1,3,5-トリイソプロピルフェニレン-2,4-カルボジイミド)である。
使用される触媒は、H3PO3又はH3PO4である。
BBSA:PROVIRONにより販売されているn-ブチルベンゼンスルホンアミド
EXXELOR VA 1801:Exxonにより販売されているポリオレフィン(無水マレイン酸-官能化エチレン-プロピレン共重合体)。
実施例1:本発明の組成物の評価:140℃での溶融粘度及び耐熱性。
指し示されている比率は、組成物の合計重量に対する重量パーセンテージである。
280℃、600mmHgの減圧下において300rpmにて、60kg/時で二軸押出機(Coperion ZSK40、直径40mm及びその直径の40倍に相当する長さのスクリュー2つを有する)でのテスト。
PAベースを乾燥させる(<0.1%湿度)
本発明の組成物及び比較組成物は、表1で提示される。
Figure 2023543906000001
実施例2:本発明による組成物と比較組成物1との性質の比較
PA11と、比較組成物1及び比較組成物2、並びに本発明の組成物1及び2でできているライナーを、回転成形により調製した。
水素透過性を、以下のプロトコールに従って判定した:これは、フィルムの上面をテストガス(水素)でフラッシュすること、及び、ガスクロマトグラフィーにより、さらに下部のフィルムを通して拡散する流れを測定することにあり、担体ガス:窒素でフラッシュされる。
実験条件は、表2で提示され、結果は、表3で提示されている:
Figure 2023543906000002
Figure 2023543906000003
表3の結果は、本発明の組成物(Inv1及びInv2)から調製されたライナーの水素透過性がより低いことを示す。
実施例3:ISO 179-1:2010による-30℃での切り欠きシャルピー衝撃強度
実施例2と同一のライナーを、回転成形により調製した。
これらのライナーを、-30℃にて切り欠きシャルピー衝撃強度についてテストした。
切り欠きシャルピー衝撃強度の結果は、表4に示されている。
Figure 2023543906000004
可塑剤なし、又は1.5%の可塑剤を有するPA11ライナーの耐寒性は、6%可塑剤又は12%可塑剤を有するPA11ライナーのものより高い。

Claims (15)

  1. 水素を貯蔵することが企図される多層構造であって、内側から外側に、少なくとも1つのシーリング層(1)及び少なくとも1つの複合補強層(2)を含み、
    最内部の前記複合補強層は、隣接した最外部の前記シーリング層(1)の周囲に巻かれており、
    少なくとも最内部の前記シーリング層は、組成物の全重量に対して:
    a. 20.5~99.845重量%の少なくとも1つのポリアミド;
    b. 0.005~0.5重量%の少なくとも1つの触媒;
    c. 0.05~1重量%の少なくとも1つの熱安定剤;
    d. 0.1~3重量%の少なくとも1つのオリゴ-又はポリ-カルボジイミド;
    e. 0~1.5重量%の少なくとも1つの可塑剤;
    f. 0~15重量未満%、特に1~15重量%の少なくとも1つのポリオレフィン;
    g. 0~30%の少なくとも1つの添加剤
    を含む組成物からなり、
    前記複合補強層の少なくとも1つが、連続繊維の形態の繊維性材料からなり、材料に、主に少なくとも1つの重合体P2j(j=1~mであり、mは補強層の数である)、特にエポキシ樹脂又はエポキシ系樹脂を含む組成物で浸されている、多層構造。
  2. 各シーリング層が、同種のポリアミドを含むことを特徴とする、請求項1に記載の多層構造。
  3. 各補強材層が、同種の重合体、特にエポキシ樹脂又はエポキシ系樹脂を含むことを特徴とする、請求項1から2のいずれか一項に記載の多層構造。
  4. 各シーリング層が、同種のポリアミドを含み、各補強層が、同種の重合体、特にエポキシ樹脂又はエポキシ系樹脂を含むことを特徴とする、請求項2又は3のいずれか一項に記載の多層構造。
  5. 単一のシーリング層及び単一の補強層を有することを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載の多層構造。
  6. 最内部のシーリング層の前記ポリアミドが、長鎖脂肪族ポリアミド、特にPA1010、PA 1012、PA 1212、PA11、PA12、とりわけPA 11若しくはPA12、又は半芳香族、特にポリアミド11/5T若しくは11/6T若しくは11/10T、MXDT/10T、MPMDT/10T及びBACT/10Tから選択されることを特徴とする、請求項1から5のいずれか一項に記載の多層構造。
  7. 前記重合体P2jが、エポキシ樹脂又はエポキシ系樹脂であることを特徴とする、請求項1から6のいずれか一項に記載の多層構造。
  8. 前記多層構造が、単一の補強層及び単一のシーリング層からなり、前記長鎖脂肪族ポリアミド、特にPA1010、PA 1012、PA 1212、PA11、PA12、又は半芳香族、特にポリアミド11/5T若しくは11/6T若しくは11/10T、MXDT/10T、MPMDT/10T及びBACT/10Tから選択される、特にPA11若しくはPA12であり、前記重合体P2jが、エポキシ樹脂又はエポキシ系樹脂であることを特徴とする、請求項6又は7のいずれか一項に記載の多層構造。
  9. 最内部の前記シーリング層の前記組成物の前記溶融粘度が、20分まで実質的に一定であることを特徴とする、請求項1から8のいずれか一項に記載の多層構造。
  10. 最内部の前記シーリング層の前記組成物が、熱酸化への耐性をさらに有することを特徴とする、請求項1から9のいずれか一項に記載の多層構造。
  11. 最内部の前記シーリング層の前記組成物が、270℃、10rad/秒での窒素フラッシュ下、5%変形率、及び直径25mmの平行なプレート2つの間における10秒-1せん断での振動レオロジーにより判定して、13,000~23,000Pa・sの溶融粘度を有することを特徴とする、請求項1から10のいずれか一項に記載の多層構造。
  12. 複合補強層の繊維性材料が、ガラス繊維、炭素繊維、バサルト繊維若しくはバサルト系繊維、又はそれらの混合物、特に炭素繊維から選択されることを特徴とする、請求項1から11のいずれか一項に記載の多層構造。
  13. 前記構造が、連続ガラス繊維で作製され、透明非晶質重合体で含浸された繊維性材料からなる少なくとも1つの外層をさらに含み、前記層は、前記多層構造の最外部の層であることを特徴とする、請求項1から12のいずれか一項に記載の多層構造。
  14. 請求項1から13のいずれか一項に記載の多層構造を生成するための方法であって、押出ブロー成形により、特に反応押出により、回転成形、射出成形又は押出によりシーリング層を調製する工程を含むことを特徴とする、方法。
  15. 請求項1に記載の補強層を、請求項1に記載のシーリング層の周囲にフィラメントワインディングする工程を含むことを特徴とする、請求項14に記載の多層構造を生成するための方法。
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