JP2960170B2 - 複合物とその複合物用の接合層 - Google Patents

複合物とその複合物用の接合層

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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は自動車用途のための積層物に関する。更に具
体的には、本発明者は燃料系で使用するためのそれら積
層物を設計した。
背景技術 炭化水素の放出を抑制する規制が多くなっていること
に因り、自動車には炭化水素の透過を最小限に抑える燃
料系構成部材が必要となっている。炭化水素の蒸発によ
る放出は自動車の多数の部位から生じ得る。これらの内
の1つの主要な部分は燃料系と燃料蒸気系に関連した部
分である。これら炭化水素の放出は燃料系の多数の異な
る部分から、及びその一般的な取り扱い、即ち ・自動車への燃料の再補給、 ・自動車の正常運転(走行損失)、 ・燃料を含有している構成部材の壁を通しての燃料成分
の透過、及び ・接続部材、境界面、及び燃料系の色々な部分が集成さ
れているその他の任意の場所を通しての燃料又は蒸気の
移動 により生じ得る。
炭化水素を放出させる燃料系の典型的な構成部材は燃
料タンク、燃料充填装置のネック部、燃料配管系、蒸気
配管系及びこれらに類する部材のような非金属成形品で
ある。これらの構成部材には、従来から、ナイロン又は
熱硬化性ゴムの料が使われているが、これらは最早環境
放出の規制を満たさなくなっている。
テトラフルオロエチレン(TFE)タイプの重合体は燃
料の透過に対して優れたバリヤーとなる。しかし、TFE
はナイロン、その他のプラスチックと比べた場合は極め
て硬化であり、またゴムと比べた場合は剛直であり、従
って常用の材料に対する直接的な代替材料とはならな
い。TFE重合体とナイロンとを組み合わせる試みは、末
端取付部品に簡単には取り付けできない可撓性に乏しい
剛直な管又はホースをもたらす。TFE重合体と熱硬化性
ゴムとを組み合わせる場合は、製造法がゴムの加硫を必
要とする比較的複雑なものとなり、その最終製品が高価
になる。
発明の開示 本発明者の複合物はポリフルオロカーボ重合体より本
質的に成る非常に薄いインナーライナー又は内層を、熱
可塑性エラストマー(TPE)より本質的に成る外層又は
カバーと共に利用するものである。外層は薄い内層に比
べて相対的に厚い方が好ましい。
TFE/TPE複合物を燃料系構成部材にしようとするこの
他に例を見ないアプローチには、利用可能な技術を越え
る次の利点: a)TFEの存在に因る低透過性; b)TFE層が薄いこととTPE層の可撓性に因る高度の可撓
性; c)TFEが最小限であることと、ゴムの加硫を要しない
一工程の製造法であることに因る低コスト;及び d)管の軟らかさに因る、クリンプ型取付部品に代わ
る、従来のバンドクランプを使用している末端取付部
品; がある。
図面の簡単な説明 図1は本発明の積層物を使用しているホースを説明す
る、一部が切り取られている斜視図である。
発明を実施するための最良の形態 図1は本発明の積層物を使用しているホース10を示す
ものである。ホース10は薄い内層12と外層14から成る多
層構造体である。薄い内層12はポリフルオロカーボン重
合体(TFE)より本質的に成り、また外層14は熱可塑性
エラストマー(TPE)より本質的に成る。
ポリフルオロカーボン重合体の薄い内層12は大幅に変
わる。この用語にはポリテトラフルオロエチレン(PTF
E)、クロロトリフルオロエチレンの重合体、フッ素化
エチレン−プロピレン重合体、ポリフッ化ビニリデン、
ヘキサフルオロプロピレン及びこれらに類する重合体が
包含される。この用語には、また、これら重合体の共重
合体も含まれる。このポリフルオロカーボンは、好まし
くは、テトラフルオロエチレンヘキサフルオロプロピレ
ン−フッ化ビニリデン(THV)共重合体である。一般的
には、薄い内層12は0.001〜0.025インチの範囲の厚さを
有するに過ぎない。この厚さは0.005〜0.020インチの範
囲であるのが好ましい。
熱可塑性エラストマー(TPE)は常用の熱硬化性ゴム
の機能性と性能を有するが、熱可塑性の加工特性も備え
る材料である。
TPEは、各々が系独自の相と軟化温度(Ts)を有する
2つ以上の混和された重合体系を含んでいる。有用な温
度範囲では、一方の相[軟質相(soft phase)又はアエ
ラストマー相]はそのTsより上にあり、また他方の相
[硬質相(hard phase)]はそのTsより下にある。硬質
相は、従って、軟質相の重合体鎖を運動を係止又は制限
し、その結果耐変形性をもたらす。
熱可塑性エラストマーには6つの一般的な部類、即ち
1)スチレン系ブロック共重合体、2)ポリオレフィン
系ブレンド、3)エラストマーアロイ、4)ポリウレタ
ン、5)コポリエステル及び6)ポリアミドがある。
スチレン系TPEはスチレンと、ブタジエン若しくはイ
ソプレンのようなジエンとの、又はエチレン−プロピレ
ン若しくはエチレン−ブチレンのようなオレフィン対と
のブロック共重合体である。その硬質相はポリスチレン
ブロックの凝集部であり、また軟質相又はエラストマー
相はゴム様ポリジエンブロック又はオレフィン対ブロッ
クの凝集部である。
ポリオレフィン系TPEは、各々が系独自の相を有する
2つの重合体系より構成されている。これら重合体の硬
質体(harder)はポリオレフィン−一般的にはPP又はPE
−である。これら重合体の軟質体(softer)はエラスト
マー−架橋をほとんど又は全く持たないエチレン−プロ
ピレンゴムであることが最も多い−である。その連続相
は普通最大量で存在する重合体の相である。EPDMゴムに
基づくオレフィン系TPEは空気中のオゾンと酸化作用に
対して非常に良好な抵抗性を有する。
エラストマーアロイのTPEは1つ以上の相を有するこ
とができる。熱可塑性加硫物(TPV)のエラストマーア
ロイは高度に加硫されたエラストマー(EPDM又はNBRの
ようなエラストマー)の、ポリオレフィンマトリックス
中の微細な分散体より成る。分散体の加硫度と細末度は
TPVの性質に対して基本的に重要なものである。そのゴ
ム相とプラスチック相の相溶性が、相溶化剤がその分散
体を安定化するのに必要とされる程度を決定する。
エラストマーアロイの第二のタイプは溶融加工可能な
ゴム(MPR)である。これらのTPEはカーボンブラックを
有意の含有量で含んでいることが多い可塑化された塩素
化ポリオレフィンブレンドより成ると言われている。TP
V中のエラストマー相の架橋はそれらに優れた(圧縮、
張力等の)残留歪抵抗性、昇温下における性質の保持
性、耐疲労性、及び顕著に改善された耐油性を与えてい
る。
熱可塑性ポリウレタン(TPU)は軟質ブロックと拘束
ブロックを有するブロック共重合体である。それらは低
分子量のグリコールとジイソシアネート及び高分子(ma
cro)グリコール(MW1000〜2000)との溶融重合によっ
て製造される。そのソフトセグメントは脂肪族のポリエ
ステル又はポリエーテルであることができる高分子グリ
コールより成る。そのハードセグメントは該グリコール
とジイソシアネートとの反応に由来し、そのジイソシア
ネートがそれらハードセグメントをソフトセグメントに
結合してもいる。
コポリエステル系TPEは交互に配列しているハードセ
グメントとソフトセグメントより構成されたブロック共
重合体である。そのハードセグメントはポリアルキレン
テレフタレートより成り、またそのソフトセグメントは
ポリアルキレンエーテルより成る。そのアルキレン基は
一般に1,4−ブチレンである。ハードセグメント中の結
合はエステルであり、ソフトセグメント中の結合はエー
テルである。
ポリアミド系TPEはポリエーテルブロックポリアミド
か、ポリエステルブロックポリアミドのいずれかであ
る。そのハードセグメントはポリアミドであり、またそ
のソフトセグメントは脂肪族のポリエステルか、ポリエ
ーテルのいずれかである。
外層14は、典型的には、実施要件だけにより制限され
る厚さを有する。一般的には、しかし、外層14の厚さは
0.030〜0.500インチの範囲である。この厚さは、好まし
くは、0.030〜0.250インチの範囲である。
押し出し後のTFE層に対しては、ナトリウムエッチン
グ、TFEに対する溝付け、コロナ処理又は液体接着剤の
塗布のような種々の処理を行うことができる。これらの
処理はTFEインナーライナーとTPE外層との間に良好な結
合を与えるものである。好ましくは、しかし、本発明者
は良好な結合を作るためにTFE層とTPE外層との間に同時
押出可能な接合層を使用する。本発明者は溶融加工可能
な接合層が特に有用であることを見いだした。
本発明の他の態様は3層、即ちTPEの薄いインナーラ
イナーとTPEの外層をその薄いインナーライナーと外層
との間にあるTFEの薄い内層と共に含む複合物又は管を
包含するものである。この態様も接合層又は各層間での
処理を含むことができる。
また、本発明の諸態様は管の内側に薄い導電性のTFE
ライナーを含むことができる。これは、典型的には、カ
ーボンブラック充填TFEである。この導電性ライナーは
いかなる静電荷即ち電気も消散させるもので、この工業
に共通の安全装置である。
実施例 燃料の透過をSEA燃料透過法XJ1737に従って試験し
た。この試験法は、管又はホースを通る燃料の透過量を
燃料の温度と圧力を独立に制御しながら測定するもので
ある。これは燃料が管壁を通過する再循環系を用いて達
成される。管壁を透過する燃料を蒸発させ、チューブの
外側を覆って流れる制御された窒素流により採集し、そ
して活性炭に吸収させる。次に、その炭素の重量増を測
定する。透過結果は、炭素の重合増を試験されているチ
ューブの内表面積1平方メートル当たり及び試験期間1
日当たりのグラム数(g/m2/日)として表される。
可撓性はホース及び管材料にとって常に望ましい性質
である。管類の製造に使われる材料の相対的な硬さと曲
げモジュラスが可撓性を決定する。加えて、可撓性は、
制限された領域でのルート付け(routing)を可能に
し、かつ管材料を末端取付部品に容易にクランプできる
ようにする耐キンク性(kink resistance)において重
要な役割を果たす。明らかに、可撓性、耐キンク性及び
クランプ特性は相互に関係がある。
ほとんどの自動車用燃料管についての現在の技術状態
はナイロン構造物である。TFE又はTFE複合物を使用する
試みは極めて剛直な構造をもたらした。本発明のTFE/TP
E複合物はゴム製の管の可撓性をTFE管の耐透過性と共に
与える。
本発明者が使用したTFEはテトラフルオロエチレン−
ヘキサフルオロプロピレン−フッ化ビニリデンであっ
た。本発明者が使用したTPEはポリオレフィン系TPEであ
った。本発明者は2種の異なるポリオレフィン系TPEを
試験した。それらは“サントプレン(Santoprene)”と
“アルクリン(Alcryn)”であった。サントプレンはポ
リプロピレンとEPDMゴムとのブレンドであるポリオレフ
ィン系TPEである。アルクリンはニトリルゴムとポリ塩
化ビニル(PVC)とのブレンドである部分的に架橋され
たハロゲン化ポリオレフィンアロイのTPEである。本発
明者は両TPEにより与えられる結果を達成した。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F02M 55/02 320 F02M 55/02 320A F16L 11/10 F16L 11/10 B (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B32B 1/00 - 35/00 F16L 11/10 F02M 55/02 F02M 37/00

Claims (15)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】自動車用燃料系で使用するのに適した管に
    おいて、 ポリフルオロカーボン重合体から本質的に成る、炭化水
    素燃料の透過に対して抵抗性のある薄いインナーライナ
    ーであって、該ポリフルオロカーボン重合体がテトラフ
    ルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−フッ化ビ
    ニリデンである該インナーライナーと、 熱可塑性エラストマーから本質的に成る外側カバーであ
    って、該熱可塑性エラストマーがスチレン系ブロック共
    重合体、ポリオレフィン系ブレンド、エラストマーアロ
    イ、ポリウレタン、コポリエステル及びエラストマー性
    ポリアミドより成る群から選ばれる該外側カバーと から成る上記管。
  2. 【請求項2】薄い内層が0.001〜0.025インチの範囲の厚
    さを有し、そして外側カバーが0.030〜0.500インチの範
    囲の厚さを有する、請求項1記載の管。
  3. 【請求項3】熱可塑性エラストマーがポリオレフィン系
    熱可塑性エラストマーである、請求項1記載の管。
  4. 【請求項4】熱可塑性エラストマーがポリプロピレンと
    エチレン−プロピレン−ジエンゴムとのポリオレフィン
    系熱可塑性エラストマーである、請求項1記載の管。
  5. 【請求項5】熱可塑性エラストマーが部分的に架橋され
    たハロゲン化ポリオレフィンアロイである、請求項1記
    載の管。
  6. 【請求項6】ポリオレフィンアロイがニトリルゴムとポ
    リ塩化ビニルとのブレンドである、請求項5記載の管。
  7. 【請求項7】ポリフルオロカーボン重合体より本質的に
    成る、炭化水素燃料の透過に対して抵抗性のある薄いイ
    ンナーライナーであって、該ポリフルオロカーボン重合
    体がテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレ
    ン−フッ化ビニリデンである該インナーライナーと、 熱可塑性エラストマーから本質的に成る外側カバーであ
    って、該熱可塑性エラストマーがスチレン系ブロック共
    重合体、ポリオレフィン系ブレンド、エラストマーアロ
    イ、ポリウレタン、コポリエステル及びエラストマー性
    ポリアミドより成る群から選ばれる該外側カバーと から成る、自動車用燃料系で使用するのに適した管であ
    って、 前記インナーライナーが前記外側カバーに結合されてい
    る、上記管。
  8. 【請求項8】ポリフルオロカーボン重合体より本質的に
    成る、炭化水素燃料の透過に対して抵抗性のある薄いイ
    ナーライナー; スチレン系ブロック共重合体、ポリオレフィン系ブレン
    ド、エラストマーアロイ、ポリウレタン、コポリエステ
    ル及びエラストマー性ポリアミドより成る群から選ばれ
    る熱可塑性エラストマーより本質的に成る外側カバー;
    及び その薄いインナーライナーをその外側カバーに結合す
    る、該インナーライナーと該外側カバーとの間にある同
    時押出可能な接合層; から成る、自動車用の燃料系で使用するのに適した管。
  9. 【請求項9】ポリフルオロカーボン重合体より本質的に
    成る、炭化水素燃料の透過に対して抵抗性のある薄いイ
    ンナーライナー; スチレン系ブロック共重合体、ポリオレフィン系ブレン
    ド、エラストマーアロイ、ポリウレタン、コポリエステ
    ル及びエラストマー性ポリアミドより成る群から選ばれ
    る熱可塑性エラストマーより本質的に成る外側カバー;
    及び その薄いインナーライナーとその外側カバーとの間にあ
    るポリフルオロカーボン重合体の薄い層; から成る、自動車用の燃料系で使用するのに適した管。
  10. 【請求項10】熱可塑性エラストマーより本質的に成
    る、炭化水素燃料の透過に対して抵抗性のある薄いイン
    ナーライナー; スチレン系ブロック共重合体、ポリオレフィン系ブレン
    ド、エラストマーアロイ、ポリウレタン、コポリエステ
    ル及びエラストマー性ポリアミドより成る群から選ばれ
    る熱可塑性エラストマーより本質的に成る外側カバー;
    及び その薄いインナーライナーとその外側カバーとの間にあ
    るポリフルオロカーボン重合体の薄層; から成る、自動車用の燃料系で使用するのに適した管。
  11. 【請求項11】薄いインナーライナーと外側カバーがポ
    リフルオロカーボン重合体の薄層に結合されている、請
    求項10記載の管。
  12. 【請求項12】接合層が薄いインナーライナー及び外側
    カバーをポリフルオロカーボン重合体の薄層に結合して
    いる、請求項11記載の管。
  13. 【請求項13】接合層が溶融加工可能な接合層である、
    請求項12記載の管。
  14. 【請求項14】薄いインナーライナーがポリフルオロカ
    ーボン重合体の薄層に結合されている、請求項10記載の
    管。
  15. 【請求項15】外側カバーがポリフルオロカーボン重合
    体の薄層に結合されている、請求項10記載の管。
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