JP3367679B2 - プラスチックを基材とする多層構造体及び多層構造を有する管 - Google Patents
プラスチックを基材とする多層構造体及び多層構造を有する管Info
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Description
にアルコール、石油から誘導された液体燃料、酸素化合
物(例えばアルコール)を含有することがある燃料のよ
うな流体を輸送するための管(tube)又は導管(condui
t)の製造に好適な多層構造体に関する。
に前記の流体に対しての改善された遮断特性を有する多
層構造体に関する。
めにプラスチック管及び導管を使用することは知られて
いる。例えば自動車にはナイロン12管又は導管がしばし
ば用いられる。
車によって発生する大気汚染を防止するための基準はだ
んだん厳しくなってきている。
ン12から作られたものは、内燃エンジンに課せられた仕
様に適合できない。可撓性、亀裂抵抗及び寸法安定性の
ような好適な機械的特性を依然として維持しながら燃料
蒸気遮断特性に関して要求される基準及び特徴に適合す
ることは非常に困難になってきている。
イロン11又はナイロン12)層とエチレン/ビニルアルコ
ール層とを含む多層構造を有する管又は導管が提唱され
ている(フランス国特許第2579290号、ヨーロッパ特許
第0428834号及びヨーロッパ特許第0428833号)。しかし
ながら、これらの管を使用しても、内燃エンジンに使用
するために要求される特徴のすべてに適合することはで
きないということが示された。
ニリデンを内側層として含む多層構造体も提唱されてい
る。このポリ弗化ビニリデンは、特にベンゼンスルホン
アミドによって可塑化される。しかしながら、前記の場
合と同様に、かかる構造体もそれらの主な用途のために
要求される特徴、例えば内燃エンジンの燃料導管におけ
る用途のために要求される特徴に適合できない。特に、
かかる構造体は、層間の接着性に関して欠陥がある。
れて成る多層構造体も提唱されている。これらの層の間
の接着性及び従って全体の多層構造体の特性を改善する
ために、グルタルイミドポリマー(ヨーロッパ特許第06
37511号)又は、2個の隣接したカルボキシル官能基を
環化することによって得られる酸無水物官能基を少なく
とも含むアクリレートコポリマー、のいずれかを含むポ
リ弗化ビニリデン組成物を用いることが提唱されてい
る。かくして、ポリアミド層とPVDF層との間のアクリル
ポリマー層が提唱されている(ヨーロッパ特許第061839
0号)。しかしながら、この構造体の各種の層の間の接
着性及び構造体の機械的特性は経時的に劣化する。
断特性を有し、流体、特に燃料、より特定的にはアルコ
ールのような酸素含有化合物を含有する燃料を輸送する
ための導管又は管の製造又は生産に適した一連の特性を
有する多層構造体を提供することにある。
組成物から形成された少なくとも1つの層(A)及びポ
リ弗化ビニリデンを基とする組成物から形成された少な
くとも1つの隣接層(B)を含む多層構造体を提供す
る。本明細書において「〜を基とする組成物」なる用語
は、その組成物がその成分を主成分(相対的に見て最も
多量となる成分)とすることを意味するものとする。本
発明に従えば、層(A)及び(B)の少なくとも一方の
中に特定のポリアクリレート化合物を存在させることに
よって、2つの層の間の接着が促進される。この特定の
ポリアクリレート化合物は、 ・次式: (ここで、R及びR1は同一であっても異なっていてもよ
く、水素又は1〜12個の炭素原子を有するアルキル基を
表わし、 R2は式R4−Tの基であり、 ここで、R4はアルキル、アリール、アリールアルキル
又はアルキルアリール基であり、 Tはアミン、エポキシ、酸又は酸無水物官能基を表わ
す) の繰返し単位; 並びに ・随意としての次式: 及び(又は) (ここで、R5はポリアルキル(メタ)アクリレート鎖を
表わし、 R3は1〜6個の炭素原子を有するアルキル基を表わ
し、 nは1〜4の範囲の整数である) の繰返し単位: を含むものである。
とする組成物から形成された少なくとも1つの層(A)
及びポリ弗化ビニリデンを基とする組成物から形成され
た少なくとも1つの隣接層を含む多層構造体であって、
この形態においては、構造体が層(A)と層(B)との
間に配置された接着性中間層(C)を含み、この中間層
(C)が前記のような少なくとも1種のポリアクリレー
ト化合物を含む組成物から形成されたものである、延期
多層構造体にもある。この形態においては、層(A)及
び(B)を形成するポリアミド及びポリ弗化ビニリデン
組成物はそれぞれ前記のポリアクリレート化合物を含ん
でも含まなくてもよい。
は、特に記載がない限り前記の化合物を意味するものと
理解されたい。
存在させない場合には層(B)を形成するポリ弗化ビニ
リデン組成物中にポリアクリレートを存在させる。
は、ポリアクリレート化合物を含まないポリ弗化ビニリ
デン層を含む。この「ポリアクリレート化合物を含まな
いポリ弗化ビニリデン層」は、前記の層(B)であるこ
ともでき、層(B)に結合した追加の層であることもで
きる。層(B)がポリアクリレート化合物を含まないポ
リ弗化ビニリデン層である場合、この構造体は、層
(A)に結合した層(C)を含むか、又は(層(C)を
含まずに)層(A)中にアクリレート化合物を含むか、
のいずれかである。構造体が層(C)を含む場合、層
(A)はポリアクリレート化合物を含んでも含まなくて
もよい。
ために、非常に良好な遮断特性、特に燃料中に存在する
アルコールのような酸素含有化合物に対して良好な遮断
特性を示す。弗化ビニリデン層は、内側に配置させる、
即ちこの層が多層構造体から製造される装置に入れられ
る流体に最も近い層にするのが有利であろう。この弗化
ビニリデン層は、本発明に従う層(B)である。
ポリアミド層が外側層として存在しているために、非常
に良好な機械的特性をも示す。有用な機械的特性の例と
しては、亀裂抵抗及び耐衝撃性(低温においてさえ)を
挙げることができる。
6、PA6,6、PA6,12、PA6,10、PA6、PA11及びPA12のよう
な脂肪族ポリアミド及びコポリアミドである。
コポリアミド並びにPA6とPA6/6,36とのアロイを挙げる
ことができる。
米国特許第5256460号明細書及び未公表のフランス国特
許出願第95/11681号の明細書に記載されている。
は、例えばスルホンアミド化合物、ポリアルキレングリ
コール(例えばポリエチレングリコール)又はp−ヒド
ロキシ安息香酸のアルキルエステルのような可塑剤を含
む。
向上剤、例えば熱又は光安定剤、組成物の加工性(射出
成形若しくは押出加工性)を改善するための添加剤、例
えば帯電防止特性を改善するための充填剤、顔料又は類
似の材料のような慣用の添加剤を含むこともできる。
は、特にドイツ国ミュンヘン所在のCarl Hanser Verlag
によって発行された“Kunststoff−Handbuch"(Plastic
Handbook)、第1版、Vol.XI、p.403以降又はMarcel D
ekker Inc.によって発行されたHans R.Kricheldorfによ
る“Handbook of Polymer Synthesis"、Prat Ar、p.191
以降に記載されている。
ルエチレン、エチレン、ヘキサフルオルプロピレン、ク
ロルトリフルオルエチレンのようなその他のモノマーと
のコポリマー、又はポリ弗化ビニリデンブレンドであっ
てよい。
剤、例えば加工助剤、熱及び光安定剤、顔料、充填剤又
は類似の材料を含んでいてよい。
ミン、酸無水物又はエポキシ官能基(ポリアクリレート
構造のカルボキシル基に結合したものが有利である)を
含む。より一般的には、本発明に適したポリアクリレー
ト化合物は、ポリアミドのアミン又は酸官能基と反応す
る官能基を含有するものである。
リアクリル系化合物のカルボキシル基がグリシジル基を
含む化合物との塩形成又はエステル化反応をこうむった
ものである。
基)の濃度は、ポリアクリレート化合物1g当たりに0.1m
eq〜1meqの範囲であるのが有利である。
リレートタイプの式(i)及び(ii)の繰返し単位を有
するものである。
(iii)の繰返し単位を含み且つR5がポリメチルメタク
リレート鎖であるものである。
しては、“Polymer"、32、Vol.1、p.19(1991年)に「N
ew Manufacturing Processes for Block and Graft Cop
olymers by Radical Reactions」という標題で発表され
たヤマモトタカシの論文に記載されていて日本油脂株式
会社によって「MODIPER」の商品名で販売されているグ
リシジル基を含みエチレン/アクリル系コポリマー、及
び東亜合成化学工業株式会社によって「RESEDA」の商品
名で販売されているグリシジル官能基を含みポリメタク
レートを挙げることができる。
物は、層(A)又は(B)を形成する組成物中に、組成
物の5〜25重量%の範囲、好ましくは10〜20重量%の範
囲の濃度で存在させる。
てもよく、また、ポリアクリレートとポリ弗化ビニリデ
ンとのブレンドから成っていてもよく、後者の方が有利
であり、その場合、ポリアクリレートの濃度が中間層を
形成する組成物の5〜99重量%の範囲であるのが有利で
ある。
有利には層(A)を形成する組成物を構成するものと同
じタイプのポリアミドをさらに含むことができる。
重量割合は、次の通りである: ・ポリアクリレート化合物 5%〜100% ・ポリ弗化ビニリデン 0%〜 95% ・ポリアミド 0%〜 90% (層(C)中にポリアミドが存在する場合、ポリ弗化ビ
ニリデンの重量濃度は5%以上である)。
び(B)の厚さと比較して小さい厚さを有する。この厚
さは数μm〜数十mm.程度であるのが有利である。
の間に配置させることができる。
は、この層をその他の層(A)及び(B)と共に同時押
出する。
ドの通常の製造方法に従って、組成物の様々な成分を溶
融ブレンドすることによって調製される。
ン及び(又は)ポリアミドとをポリアクリレート及びそ
の他のポリマーの融点より高い温度においてブレンドす
るのが有利である。このブレンドは、200〜320℃の範囲
の温度において一軸スクリュー又は二軸スクリュー押出
機を用いて製造するのが一般的である。
種の層を同時押出又は射出成形することによって得られ
る。
例えば管及び導管、有利にはアルコール、燃料、特にア
ルコールのような酸素含有化合物を含有する燃料、より
一般的には石油留分から誘導された製品、並びに冷媒の
ような液体を輸送するための管及び導管である。
ことが予定される中空体、例えば内燃エンジン用の燃料
タンクであることもできる。
る各種の層を同時押出することによって得るのが有利で
ある。
層(A)及び(B)を含むことができる。
層(A)及び(B)を形成するものとは異なる材料から
作られた層を含むこともでき、例えば導管又はタンク
は、エチレン/ビニルアルコールから作られた内側層を
含むことができる。
いてもよく、しかもこれらは互いに異なる組成を有して
いてもよい。そして、層(B)についても同じことが言
える。
(B)(特に外側層)に導電性充填剤を含ませることが
できる。
き、0.1mm〜1mmの範囲であるのが有利である。
例及び添付した図面を見ればより一層明らかになるだろ
う。但し、これら実施例は単に指標として与えられたに
すぎない。
って得られた例1、2及び3の組成物の顕微鏡写真であ
る。
得られた例4及び9cの管の壁の断面の顕微鏡写真であ
る。
の層を同時押出することによって得られる管又は導管の
製造に用いられる。
の3つのそれぞれ外側層、中心層及び内側層に対応する
一軸押出スクリューを含む同時押出機を用いることによ
って得られる。
性は、以下に記載する手順に従って測定される。
中に溶解させて25℃においてポリマー0.5%から成る溶
液を得て、ASTM規格D−789又はISO規格307に従って粘
度を測定することによって決定される。
ス(MFI)は、ASTM規格D1238又はISO規格1133に従って5
kgの荷重下で230℃において測定される。
る。長さ300mmの管の試験片の一方の端部を、燃料に対
して耐性がある接着剤でコーティングされたナイロンの
栓で塞ぐ。この管をそのもう一方の端部において容量25
cm3の燃料タンクに連結し、管中の燃料の組成が一定に
保たれるようにする。この管を、透過性の直接測定が得
られるように、温度及び流体含浸に関して状態調節す
る。40℃において試験を実施し、規定時間にかけての重
量損失、例えば24時間の期間の後の重量損失によって拡
散性を測定する。
量損失が一定になった時に測定される試験片の重量損失
率に相当する。
の重量組成を有するものである: トルエン 42.5% イソオクタン 42.5% メタノール 15 %。
の角度で管の母線に沿って切断し、次いで2.5kgの荷重
を課すことによって測定される。層の間の接着性が不充
分であれば、層は分離するだろう。しかしながら、接着
性が充分な場合には、層の分離は観察されないか、又は
分離線が層の厚みの中にできる。
m/分のヘッド速度で実施する。
つの隣接した層を構成する材料の間の相溶性は、走査型
電子顕微鏡分析によって検査される。かくして、分散相
の粒子寸法分布及び2つの層の間の界面における結合の
状態を観察する。この観察を行なうために、管試験片を
液体窒素中で冷却し、破砕させる。それらを金の薄層で
コーティングした後、Philips 515顕微鏡を用いてそれ
らを検査する。
アミド/ポリ弗化ビニリデン(PVDF)ブレンドを製造
し、次いでアクリレート化合物の相溶化効果を示すため
に前記の方法を用いて顕微鏡で分析する。
及び230℃において5kgの荷重下で2のメルトフローイン
デックス(MFI)を有するPVDF(Solvay社によりSOLEF 6
1010の商品名で販売されているもの)20重量部を溶剤な
しで溶融ブレンドすることによって、これら2種のポリ
マーを含むブレンドを製造する。
レート化合物を、全組成物に対してそれぞれ10重量%又
は20重量%添加することによって製造する。このポリア
クリレート化合物は、エポキシ官能基T及び式(iii)
のポリメチルメタクリレート繰返し単位を含むポリメタ
クリレートである。この化合物は、東亜合成化学工業株
式会社によってRESEDA GP−301の商品名で販売されてい
る。
える。
クリレート化合物の相溶化効果、特に単一のガラス転移
温度(Tg)の存在を示す。
ついての顕微鏡分析によっても示され、顕微鏡分析は、
ポリマーマトリックス中のPVDF瘤塊の消失を示した。
を有する管を製造する。
量部及び3.2の相対粘度を有するPA6/6,36コポリアミド
2重量部を含むポリアミドの組成物から形成させる。ま
た、この組成物には、亜鉛で中和されたイオノマー化合
物(Exxon社によってIOTEK 7010の商品名で販売)(ポ
リアミド100重量部当たりに30重量部)及び可塑剤(N
−ブチルベンゼンスルホンアミド)(ポリアミド100重
量部当たりに8重量部)をも含ませる。
溶液中での応力亀裂抵抗を示す。この組成物はまた、低
いメタノール吸収性並びに鉛なし燃料及び酸素非含有燃
料(より特定的にはアルコールを含有しない燃料)に対
する低い透過性をも有する。
ート化合物20重量%を含有するブレンドから成る。この
ポリ弗化ビニリデンは、Solvay社によりSOLEF 61010の
商品名で販売されている、2のメルトフローインデック
ス(MFI)(230℃において5kgの荷重下で測定)を有す
るものである。アクリレート化合物は、東亜合成化学工
業株式会社によってRESEDA GP−301の商品名で販売され
ているものである。
には210℃である。
である。
り、内側層がポリ弗化ビニリデンのみを含んだ可塑性の
ない組成物から得られた、寸法及び構造に関して同一の
管を製造する。押出条件は例4のものと同じである。
図2a及び図2bに示す。これらの分析から、例9cの場合に
は2つの層の間の接着がないことがわかる(図2b)。
た(図2a)。
徴を下記の表IIに与える。
組成が例9cの組成と同じでありしかし厚さが異なる外側
層及び内側層を有するものを、例4に記載したものと同
じ押出条件下で製造する。
有するPA6/6,36ポリアミド1重量部及び前記のポリ弗化
ビニリデン1重量部を含むブレンドから成る。このブレ
ンドはまた、PA/PVDFブレンド100部当たりに20重量部の
ポリアクリレート化合物RESEDA GP−301をも含む。
る壁構造を有する管を製造した。但し、真ん中の中間
層、即ち接着性層は、前の例に記載したもののようにPV
DF80重量%とRESEDA GP−301ポリアクリレート相溶化剤
20重量部とのブレンドから成る組成物から得られたもの
である。
アミド組成物の単一層から成る壁を有する管(例7C)、
例5の内側層のものに対応するPVDF組成物の単一層から
成る壁を有する管(例8C)、及び外側層が例4の外側層
のものと同じポリアミド組成物から得られ且つ内側層が
例5の内側層のものと同じPVDF組成物から得られた2つ
の同時押出層を有する構造から成る壁を有する管(例9
C)について、壁の透過性及び随意に団結性を測定し
た。
但しエラストマーとしてExxon社により、EXXELOR 8013
の商品名で販売されている化合物を用いて作られたもの
にし、内側層をSolvay社によりSOLEF 1009の商品名で販
売されているポリ弗化ビニリデンホモポリマーから作ら
れたものにして、別の例を製造した。
OLEF35108の商品名で販売されているポリ弗化ビニリデ
ン及び例4において用いたRESEDA GP−301アクリレート
化合物のブレンドである。これら各種の成分の重量によ
る含有率は、例5に示したものである。
を28%、可塑剤N−ブチルベンゼンスルホンアミドを7
%含有するPA6)から作られたものを、内側層としてSOL
EF 1009のPVDFから作られたものを用いて、例5におけ
るものと同じ管を製造する。中間層は、PVDF、PA6及び
アクリレート化合物から得られたものである。
されているポリ弗化ビニリデンである。
る。
抗性をも示す(この抵抗性は、1963年6月に発表されて
1990年6月12日に改訂された国際規格SAE.J.844に記載
されたZnCl2試験によって測定される)。
Claims (18)
- 【請求項1】ポリアミドを基とする組成物から形成され
た少なくとも1つの層(A)及びポリ弗化ビニリデンを
基とする組成物から形成された少なくとも1つの隣接層
(B)を含む多層構造体であって、 ポリアミドを基とする組成物及び(又は)ポリ弗化ビニ
リデンを基とする組成物が、 ・次式: (ここで、R及びR1は同一であっても異なっていてもよ
く、水素又は1〜12個の炭素原子を有するアルキル基を
表わし、 R2は式R4−Tの基であり、 ここで、R4はアルキル、アリール、アリールアルキル又
はアルキルアリール基であり、 Tはアミン、エポキシ、酸又は酸無水物官能基を表わ
す) の繰返し単位、 並びに ・随意としての次式: 及び(又は) (ここで、R5はポリアルキル(メタ)アクリレート鎖を
表わし、 R3は1〜6個の炭素原子を有するアルキル基を表わし、 nは1〜4の範囲の整数である) の繰返し単位 を含むポリアクリレート化合物を含むことを特徴とす
る、前記多層構造体。 - 【請求項2】ポリアミドを基とする組成物から形成され
た少なくとも1つの層(A)及びポリ弗化ビニリデンを
基とする組成物から形成された少なくとも1つの隣接層
(B)を含む多層構造体であって、 層(A)と層(B)との間に接着性中間層(C)を含
み、 この層(C)が ・次式: (ここで、R及びR1は同一であっても異なっていてもよ
く、水素又は1〜12個の炭素原子を有するアルキル基を
表わし、 R2は式R4−Tの基であり、 ここで、R4はアルキル、アリール、アリールアルキル又
はアルキルアリール基であり、 Tはアミン、エポキシ、酸又は酸無水物官能基を表わ
す) の繰返し単位、 並びに ・随意としての次式: 及び(又は) (ここで、R5はポリアルキル(メタ)アクリレート鎖を
表わし、 R3は1〜6個の炭素原子を有するアルキル基を表わし、 nは1〜4の範囲の整数である) の繰返し単位 を含む少なくとも1種のポリアクリレート化合物を含む
組成物から形成されたことを特徴とする、前記多層構造
体。 - 【請求項3】管、導管又はタンクのような中空物品の壁
を形成することを特徴とする、請求項1又は2記載の構
造体。 - 【請求項4】ポリアミドがPA4,6、PA6,6、PA6,12、PA6,
10、PA6、PA11、PA12、PA6,36、PA6/6,36及びこれらポ
リアミドの混合物から選択されることを特徴とする、請
求項1〜3のいずれかに記載の構造体。 - 【請求項5】ポリアミドがPA6とPA6/6,36コポリアミド
とのブレンドであることを特徴とする、請求項1〜4の
いずれかに記載の構造体。 - 【請求項6】式R4−T中のTがエポキシ官能基を表わす
ことを特徴とする、請求項1〜5のいずれかに記載の構
造体。 - 【請求項7】R2がグリシジル基であることを特徴とす
る、請求項6記載の構造体。 - 【請求項8】ポリアクリレート化合物中の官能基Tの濃
度がポリアクリレート化合物1g当たりに0.1meq〜1meqの
範囲であることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか
に記載の構造体。 - 【請求項9】ポリアクリレート化合物が式(iii)の繰
返し単位を含み、且つ、R5がポリメチルメタクリレート
鎖であることを特徴とする、請求項1〜8のいずれかに
記載の構造体。 - 【請求項10】ポリアクリレート化合物が、ポリ弗化ビ
ニリデンを基とする組成物中に、該組成物の重量に対す
るポリアクリレート化合物の重量で表わして5〜25%の
範囲の濃度で存在することを特徴とする、請求項1〜9
のいずれかに記載の構造体。 - 【請求項11】前記のポリアクリレート化合物の濃度が
10〜20%の範囲であることを特徴とする、請求項10記載
の構造体。 - 【請求項12】中間層(C)がポリ弗化ビニリデン及び
(又は)ポリアミドを含むことを特徴とする、請求項2
〜11のいずれかに記載の構造体。 - 【請求項13】中間層(C)が次の重量組成: ・アクリレート化合物 5%〜100% ・ポリ弗化ビニリデン 0%〜 95% ・ポリアミド 0%〜 90% を有し、且つ、層(C)中にポリアミドが存在する場合
にポリ弗化ビニリデンの重量濃度が5%以上であり、こ
れらの濃度の合計が100%に等しいことを特徴とする、
請求項2〜12のいずれかに記載の構造体。 - 【請求項14】層(A)を形成する組成物が請求項1記
載のポリアクリレートを含むことを特徴とする、請求項
2〜13のいずれかに記載の構造体。 - 【請求項15】層(A)を形成するポリアミド組成物が
可塑剤を含むことを特徴とする、請求項1〜14のいずれ
かに記載の構造体。 - 【請求項16】燃料、好ましくは酸素含有燃料を入れる
ためのタンク又は導管の製造に用いられる、請求項1〜
15のいずれかに記載の構造体。 - 【請求項17】導管が燃焼エンジン用の燃料導管である
ことを特徴とする、請求項16記載の構造体。 - 【請求項18】中空体を製造するための請求項1〜15の
いずれかに記載の多層構造体の使用方法であって、該構
造体の前記の層を同時押出することによって中空体を製
造する、前記方法。
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---|---|---|---|
FR9616074A FR2757444B1 (fr) | 1996-12-20 | 1996-12-20 | Structure multicouche a base de plastique et tube a structure multicouche |
FR96/16074 | 1996-12-20 | ||
PCT/EP1997/006891 WO1998028131A1 (fr) | 1996-12-20 | 1997-12-09 | Structure multicouche a base de plastique et tube a structure multicouche |
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