JP3850608B2 - フレキシブルなパイプ、成形材料、およびその製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明の対象は、高い寸法安定性、良好な復元挙動および良好な媒体抵抗性を有し、その内部領域の抽出可能な割合がごくわずかである材料からなるフレキシブルなパイプである。「パイプ」という概念はこの場合および以下において「チューブ」も意味する場合がある。
【0002】
【従来の技術】
数多くの適用にとって、例えば自動車分野では、パイプに対して高い可とう性が要求される。この場合例えば、しばしば軟化したPVCから製造されるウインドウォッシャー用のパイプが挙げられる(G. Walter, Kunststoff und Elastomere in Kraftfahrzeugen, Verlag W. Kohlhammer, Stuttgart 1985、第187頁以降)。しかしこの材料は比較的長い使用時間の間に抽出もしくは蒸発により可塑剤を失い、このことにより柔軟性がなく、もろくなり、かつ応力亀裂の傾向を有するようになる。さらにこの材料は、油脂および燃料に対して十分に安定しておらず、さらに該材料は、該材料から製造したパイプの、その他の装置部材への接続能力が十分でないという欠点を有する。
【0003】
このような適用のために要求される、高い可とう性および剛軟度、良好な寸法安定性、良好な復元挙動、良好な媒体安定性(特に油脂および燃料に対して)ならびにその他の装置部材への良好な接続能力の特性の組合せは、これまでせいぜいポリエーテルブロックアミドで得られるものであった。特に実地では相変わらず、このようなパイプに搬送される水−アルコール性媒体がパイプの成分を抽出することが判明した。その後、溶出した成分は、濡れた表面上での洗浄液の蒸発後のノズルの閉塞または付着物もしくは外見上の欠陥につながる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従って本発明の課題は、上記のポリアミドベースの成形材料の有利な特性を有しているが、しかし抽出可能な成分の割合が明らかに減少した材料からなる、水性、水−アルコール性または純粋にアルコール性の液体のための導管としてのフレキシブルなパイプを提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題は本発明により、内壁の少なくとも内部領域において実質的に以下の成分:
I.ポリアミド40〜80質量部、有利には40〜70質量部、および
II.その主鎖がほぼ炭素原子のみからなる弾性ポリマー60〜20質量部、有利には60〜30質量部
を含有する成形材料からなり、その際、IおよびIIの質量部は合計して100部であるパイプにより解決される。
【0006】
有利な1実施態様では、該弾性ポリマーは、ポリアミドへの結合を可能にする官能基を有している。
【0007】
もう1つの有利な実施態様では、該成形材料は、引き続き以下に記載する方法により測定して、最大2質量%、有利には最大1.6質量%、特に有利には最大1.4質量%および殊には最大1.2質量%の抽出可能な割合を有している。相応する成形材料は同様に本発明の対象である。
【0008】
本発明を以下で詳細に説明する。
【0009】
本発明の意味でのポリアミドとは、その主鎖中に−CO−NH−結合を有している高分子化合物である。これらは通例ジアミンとジカルボン酸とから、またはアミノカルボン酸から重縮合により、あるいはラクタムから重合により得られる。加熱により溶融することができるすべてのポリアミドが該当する。適切なポリアミドの例は、PA46、PA6、PA66、PA610、PA1010、PA612、PA1012、PA11、PA12、PA1212ならびに非晶質のコポリアミド、例えばPA6,3−Tである。種々のポリアミドのブレンドならびに相応するコポリアミドもまた使用することができる。この種のポリアミド、ブレンド、コポリアミドならびに適切な製造方法は従来技術のものである。
【0010】
使用される弾性ポリマーは、オレフィン性二重結合または相互に共役の2つのオレフィン性二重結合を有する化合物の重合により製造する。しかし重縮合により製造される弾性ポリマー、例えばポリエーテルエステルアミド、ポリエーテルエステルまたはポリウレタンエラストマーが、これにより抽出可能な割合が上記の範囲に維持されるならば、付加的に副次的な量で含有されていてもよい。
【0011】
本発明により使用される弾性ポリマーは、例えば以下の化合物クラスから選択されてもよい:
a)エチレン20〜96質量%、有利には25〜85質量%を有するエチレン/C3〜C12−α−オレフィン−コポリマー。C3〜C12−α−オレフィンとして、例えばプロペン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン、1−デセンまたは1−ドデセンを使用する。このための典型的な例はエチレン−プロピレン−ゴムならびにLLDPEである。
【0012】
b)エチレン20〜85質量%、有利には25〜75質量%および非共役ジエン、例えばビシクロ(2.2.1)ヘプタジエン、ヘキサジエン−1,4−、ジシクロペンタジエンまたは特に5−エチリデンノルボルネン最大約10質量%を有するエチレン/C3〜C12−α−オレフィン/非共役ジエン−ターポリマー。C3〜C12−α−オレフィンとして、上記のa)に記載されているものと同一の化合物が適切である。チーグラー・ナッタ触媒を用いたこれらのターポリマーならびにa)で記載したコポリマーの製造は従来の技術である。
【0013】
c)以下のものを有するエチレン/アクリレート−コポリマー:
エチレン50〜94質量%、
式:
【0014】
【化1】
【0015】
[式中、
R1は、HまたはC1〜C12−アルキル、例えばメチル、エチル、n−プロピル、n−ブチル、i−ブチル、s−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシルであり、かつ
R2は、C1〜C12−アルキル、例えばR1に記載したもの、ならびに例えばエチルヘキシル、あるいはエポキシ基を有するアルキル基、例えばグリシジル基である]のアクリレート6〜50質量%、
その他のコモノマー、例えばa)に記載されているC3〜C12−α−オレフィン、スチレン、不飽和モノカルボン酸またはジカルボン酸、例えばアクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、マレイン酸モノブチルエステルまたはイタコン酸、不飽和ジカルボン酸無水物、例えば無水マレイン酸または無水イタコン酸、不飽和オキサゾリン、例えばビニルオキサゾリンまたはイソプロペニルオキサゾリン、さらに不飽和シラン、例えばビニルトリメトキシシラン、ビニル−トリス(2−メトキシ−エトキシ)シラン、3−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシランまたは3−メタクリルオキシプロピルトリエトキシシラン0〜50質量%。
【0016】
ラジカル重合によるこのようなエチレン/アクリレート−コポリマーの製造は従来技術である。
【0017】
d)スチレン−ブタジエン−スチレン−ブロックコポリマーの水素化により得られるスチレン−エチレン/ブテン−スチレン−ブロックコポリマー(SEBS)。
【0018】
e)シクロアルケンの開環重合もしくは環拡大重合により製造することができるポリアルケニレン(K. J. Ivin, T. Saegusa, Ring-opening Polymerisation, Vol. 1, Elsevier Appl. Sci. Publishers, London(1984)、特に第121〜183頁を参照のこと)。この中でもポリオクテニレンが有利である(A. Draexler, Kautschuk + Gummi, Kunststoff 1981、第185〜190頁を参照のこと)。
【0019】
f)LPDE(高圧法ポリエチレン)。
【0020】
本発明の範囲で、種々の弾性ポリマーの混合物、例えばa)〜f)に記載のポリマー1種以上とポリオクテニレンとの混合物もまた使用することができる。
【0021】
上記の実施態様が示しているように、弾性ポリマーは少なくとも、エチレン96質量%を有するLLDPEの弾性を有しており、かつこの場合は軟質の熱可塑性プラスチックである。しかし多くの場合、該ポリマーはエラストマーの特徴を有している。
【0022】
弾性ポリマー中に有利に含有されている官能基は、c)に記載されているポリマーの場合のように、主鎖に組み込み重合されている不飽和モノマーにより導入するか、あるいはポリマーに熱的にまたはラジカル的にグラフトされる不飽和モノマーにより導入することができる。ポリアミドへの結合を可能にする官能基として、特にカルボン酸基、酸無水物基、イミド基、エポキシ基、オキサゾリン基またはトリアルコキシシラン基が適切である。ポリマー上への不飽和官能性化合物のグラフトは、従来技術である。相応する製品の多くが市販されている。
【0023】
IおよびIIの成分とならんで、該成形材料は、特定の特性を調整するために必要とされる添加剤をさらに少量含有していてもよい。このための例は、顔料もしくは充填剤、例えばカーボンブラック、二酸化チタン、硫化亜鉛、ケイ酸塩または炭酸塩、加工助剤、例えばワックス、ステアリン酸亜鉛またはステアリン酸カルシウム、難燃剤、例えば水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウムまたはメラミンシアヌレート、炭素繊維、グラファイトフィブリル、酸化防止剤ならびにUV安定剤である。いずれの場合でも添加剤はできる限り少量で抽出可能な割合に貢献するように注意しなくてはならない。
【0024】
抽出可能な割合の含有率は、熱い100%のエタノールを用いて還流条件下で顆粒を8時間抽出することにより測定する。
【0025】
本発明によるパイプは、有利には単層で構成されており、つまり該パイプは全横断面にわたり要求に応じた成形材料からなっている。該パイプはこの場合、特に容易に押出により製造することができる。しかし特別な適用目的のためには、該パイプを2層または複数層で構成させることが有利な場合もあり、その際、最も内側の層は要求に応じた成形材料からなり、その際、外側に向かってその他の材料、例えばその他の点で耐衝撃性に構成されたポリアミド成形材料、ポリエーテルエステルアミドまたはニトリルゴムからなる1つまたは複数の層が連続する。重要なことは、輸送される媒体と接触する最も内側の層が、要求に応じた成形材料からなることのみである。多層パイプは公知の方法で同時押出により製造する。
【0026】
使用目的に制限され、ここで可とう性の尺度として用いられる成形材料の引張弾性率は、通常、DIN EN ISO 527/1Aにより測定して200〜950N/mm2の範囲である。
【0027】
付加的な可とう性は、該パイプが部分的に、または全体的に波形になっている場合に達成することができる。波形パイプの製造は、従来技術のものである。
【0028】
本発明によるパイプは、ポリアミドもしくはポリエーテルエステルアミドに対して抽出作用を有する、水性、水−アルコール性、純粋にアルコール性の液体、あるいは比較可能な液体を搬送する箇所で使用する。このための例は、自動車のウインドウォッシャーのための導管ならびにヘッドライトウォッシャーのための導管である。抽出可能な成分の含有率の減少とならんで本発明によるパイプはさらに、著しく改善された耐低温衝撃性ならびに高い可とう性を有するという利点を有する。
【0029】
本発明を以下において実施例により詳細に説明する。
【0030】
【実施例】
比較例1:
以下の組成:
ラウリンラクタム76.3質量部、ポリテトラメチレングリコール18.8質量部およびドデカン二酸4.2質量部から製造されたポリエーテルエステルアミド99質量%、
カーボンブラック0.5質量%ならびに
安定剤(IRGANOX(R)245)0.5質量%
からなる成形材料から、押出により5mm×1mmのパイプ(壁厚1mm、内法の幅5mm)を製造した。
【0031】
出発顆粒ならびに細かく刻んだパイプの両者を引き続きTECATOR社のSoxtec HTGモデルの抽出器中で以下のようにして抽出した:
顆粒もしくはパイプ約2gを化学天秤に正確に0.001g秤量し、かつ損失のないように抽出容器に添加した。エタノール50mlを沸騰石と一緒に容器に添加した。次いで顆粒もしくはパイプを160℃のサーモスタット流れ温度でまず「沸騰段階(Kochstufe)」で7.5時間、および引き続き「洗出段階(Auswaschstufe)」で30分間抽出した。その後、該顆粒もしくはパイプを冷却し、抽出容器をビーカー中に置き、かつ真空乾燥室中130℃で16時間乾燥させた。乾燥後にビーカーを内容物と一緒に乾燥器中に導入し、かつ約3時間室温に冷却した。
【0032】
次いで重量損失を測定するために、抽出した顆粒もしくはパイプを容器なしで再度秤量した。2回の測定に基づいた重量損失は、顆粒では2.4質量%およびパイプでは2.5質量%であった。
【0033】
パイプは自動車の場合、ウインドウォッシャー中に組み込まれた。その後、ウインドウォッシャー容器を、1:1の比のエタノール/水の混合物で充填した。該液体は敷設したパイプの抽出可能な割合を溶出した。次いで溶出された割合は特に比較的長い持続時間の後で、ノズルの閉塞につながった。
【0034】
例1:
以下の成分の溶融混合により成形材料を製造した:
ポリアミド12、ηrel=1.9 50質量部、
EXXELOR(R)VA1801(エチレン/プロピレン−ゴム、エチレン約2/3およびプロペン約1/3からなり、付加的に無水マレイン酸約1質量%で官能化されている)50質量部、
カーボンブラック 0.5質量部、
安定剤IRGANOX(R) 0.5質量部。
【0035】
顆粒の抽出により、1.4%の重量損失が生じ、これは1.4質量%の抽出可能な割合に相応する。
【0036】
該成形材料から、押出により5mm×1mmのパイプを製造した。
【0037】
該パイプを自動車の場合、ウインドウォッシャーに組み込んだ。その後、ウインドウォッシャー容器を、1:1の比のエタノール/水の混合物で充填した。ノズルの閉塞は確認されなかった。
【0038】
例2:
以下の成分の溶融混合により成形材料を製造した:
ポリアミド12、ηrel=1.9 60質量部、
EXXELOR(R)VA1801 40質量部、
カーボンブラック 0.5質量部、
IRGANOX(R)245 0.5質量部。
【0039】
顆粒の抽出により、1.2質量%の抽出可能な割合が生じた。
【0040】
該成形材料から、押出により5mm×1mmのパイプを製造した。
【0041】
該パイプを自動車の場合、ウインドウォッシャーに組み込んだ。その後、ウインドウォッシャー容器を1:1の比のエタノール/水−混合物で充填した。ノズルの閉塞は確認されなかった。
【0042】
例3:
以下の成分の溶融混合により成形材料を製造した:
ポリアミド12、ηrel=1.9 64質量部、
EXXELOR(R)VA1801 36質量部、
カーボンブラック 0.5質量部、
IRGANOX(R)245 0.5質量部。
【0043】
顆粒の抽出により1.0質量%の抽出可能な割合が生じた。
【0044】
該成形材料から、押出により5mm×1mmのパイプを製造した。
【0045】
例2と同様に、ここでもまたノズルの閉塞は確認されなかった。
【0046】
例4:
以下の成分の溶融混合により成形材料を製造した:
ポリアミド12、ηrel=1.9 50質量部、
KRATON(R)FG 1901X(無水マレイン酸官能化SEBS)50質量部、
カーボンブラック 0.5質量部、
IRGANOX(R)245 0.5質量部。
【0047】
顆粒の抽出により、1.5質量%の抽出可能な割合が生じた。
【0048】
該成形材料から、押出により5mm×1mmのパイプを製造した。
【0049】
例2と同様に、ここでもまたノズルの閉塞は確認されなかった。
【0050】
例5:
以下の成分の溶融混合により成形材料を製造した:
ポリアミド12、ηrel=1.9 50質量部、
BYNEL(R)CXA 41 E 557(LLPDE、分析によればエテン95.2質量%、ブテン3.7質量%およびヘキセン1.1質量%からなり、付加的に無水マレイン酸約1質量%で官能化されている)50質量部、
カーボンブラック 0.5質量部、
IRGANOX(R)245 0.5質量部。
【0051】
顆粒の抽出により、0.8質量%の抽出可能な割合が生じた。
【0052】
該成形材料から、押出により5mm×1mmのパイプを製造した。
【0053】
例2と同様に、ここでもまたノズルの閉塞は確認されなかった。
Claims (9)
- 内壁の少なくとも内部領域において以下の成分:
I.ポリアミド40〜80質量部、および
II.a) エチレン20〜96質量%を有するエチレン/C 3 〜C 12 −α−オレフィン−コポリマー、
b) エチレン20〜85質量%および非共役ジエン最大約10質量%を有するエチレン/C 3 〜C 12 −α−オレフィン/非共役ジエン−ターポリマー、
c)エチレン50〜94質量%および以下の式:
R 1 は、HまたはC 1 〜C 12 −アルキルであり、かつ
R 2 は、C 1 〜C 12 −アルキルであるか、あるいはエポキシ基を有するアルキル基である]のアクリレート6〜50質量%、その他のコモノマー0〜50質量%を有するエチレン/アクリレート−コポリマー
d)スチレン−ブタジエン−スチレン−ブロックコポリマーの水素化により得られるスチレン−エチレン/ブテン−スチレン−ブロックコポリマー(SEBS)、
e)シクロアルケンの開環重合もしくは環拡大重合により製造することができるポリアルケニレン、および
f)LPDE(高圧法ポリエチレン)
から成る化合物のクラスから選択され、かつ、ポリアミドへの結合を可能にする官能基としてカルボン酸基、酸無水物基、イミド基、エポキシ基、オキサゾリン基またはトリアルコキシシラン基を有しているポリマー60〜20質量部
を含有する成形材料からなり、その際、IおよびIIの質量部は合計して100部である、水性、水−アルコール性または純粋にアルコール性の液体のための導管としてのパイプ。 - 成形材料が以下の成分:
I.ポリアミド40〜70質量部、および
II.a) エチレン20〜96質量%を有するエチレン/C3〜C12−α−オレフィン−コポリマー、
b) エチレン20〜85質量%および非共役ジエン最大約10質量%を有するエチレン/C 3 〜C 12 −α−オレフィン/非共役ジエン−ターポリマー、
c)エチレン50〜94質量%および以下の式:
R 1 は、HまたはC 1 〜C 12 −アルキルであり、かつ
R 2 は、C 1 〜C 12 −アルキルであるか、あるいはエポキシ基を有するアルキル基である]のアクリレート6〜50質量%、その他のコモノマー0〜50質量%を有するエチレン/アクリレート−コポリマー
d)スチレン−ブタジエン−スチレン−ブロックコポリマーの水素化により得られるスチレン−エチレン/ブテン−スチレン−ブロックコポリマー(SEBS)、
e)シクロアルケンの開環重合もしくは環拡大重合により製造することができるポリアルケニレン、および
f)LPDE(高圧法ポリエチレン)
から成る化合物のクラスから選択され、かつ、ポリアミドへの結合を可能にする官能基としてカルボン酸基、酸無水物基、イミド基、エポキシ基、オキサゾリン基またはトリアルコキシシラン基を有しているポリマー60〜30質量部
を含有する成形材料からなり、その際、IおよびIIの質量部は合計して100部である、請求項1記載のパイプ。 - 単層で構成されている、請求項1または2に記載のパイプ。
- 2層または複数層から構成されており、その際、最も内側の層が要求に応じた成形材料からなる、請求項1または2に記載のパイプ。
- 部分的に、または全体的に波形になっている、請求項1から4までのいずれか1項記載のパイプ。
- ウインドウォッシャーまたはヘッドライトウォッシャーのための導管としての請求項1から5までのいずれか1項記載のパイプ。
- 以下の成分:
I.ポリアミド40〜80質量部、および
II.a) エチレン20〜96質量%を有するエチレン/C 3 〜C 12 −α−オレフィン−コポリマー、
b) エチレン20〜85質量%および非共役ジエン最大約10質量%を有するエチレン/C 3 〜C 12 −α−オレフィン/非共役ジエン−ターポリマー、
c)エチレン50〜94質量%および以下の式:
R 1 は、HまたはC 1 〜C 12 −アルキルであり、かつ
R 2 は、C 1 〜C 12 −アルキルであるか、あるいはエポキシ基を有するアルキル基である]のアクリレート6〜50質量%、その他のコモノマー0〜50質量%を有するエチレン/アクリレート−コポリマー
d)スチレン−ブタジエン−スチレン−ブロックコポリマーの水素化により得られるスチレン−エチレン/ブテン−スチレン−ブロックコポリマー(SEBS)、
e)シクロアルケンの開環重合もしくは環拡大重合により製造することができるポリアルケニレン、および
f)LPDE(高圧法ポリエチレン)
から成る化合物のクラスから選択され、かつ、ポリアミドへの結合を可能にする官能基としてカルボン酸基、酸無水物基、イミド基、エポキシ基、オキサゾリン基またはトリアルコキシシラン基を有しているポリマー60〜20質量部
を含有し、その際、IおよびIIの質量部は合計して100部である、水性、水−アルコール性または純粋にアルコール性の液体のための導管用パイプのための成形材料。 - 以下の成分:
I.ポリアミド40〜70質量部、および
II.a) エチレン20〜96質量%を有するエチレン/C 3 〜C 12 −α−オレフィン−コポリマー、
b) エチレン20〜85質量%および非共役ジエン最大約10質量%を有するエチレン/C 3 〜C 12 −α−オレフィン/非共役ジエン−ターポリマー、
c)エチレン50〜94質量%および以下の式:
R 1 は、HまたはC 1 〜C 12 −アルキルであり、かつ
R 2 は、C 1 〜C 12 −アルキルであるか、あるいはエポキシ基を有するアルキル基である]のアクリレート6〜50質量%、その他のコモノマー0〜50質量%を有するエチレン/アクリレート−コポリマー
d)スチレン−ブタジエン−スチレン−ブロックコポリマーの水素化により得られるスチレン−エチレン/ブテン−スチレン−ブロックコポリマー(SEBS)、
e)シクロアルケンの開環重合もしくは環拡大重合により製造することができるポリアルケニレン、および
f)LPDE(高圧法ポリエチレン)
から成る化合物のクラスから選択され、かつ、ポリアミドへの結合を可能にする官能基としてカルボン酸基、酸無水物基、イミド基、エポキシ基、オキサゾリン基またはトリアルコキシシラン基を有しているポリマー60〜30質量部
を含有し、その際、IおよびIIの質量部は合計して100部である、請求項7記載の成形材料。 - パイプの製造方法において、以下の成分:
I.ポリアミド40〜80質量部、および
II.a) エチレン20〜96質量%を有するエチレン/C 3 〜C 12 −α−オレフィン−コポリマー、
b) エチレン20〜85質量%および非共役ジエン最大約10質量%を有するエチレン/C 3 〜C 12 −α−オレフィン/非共役ジエン−ターポリマー、
c)エチレン50〜94質量%および以下の式:
R 1 は、HまたはC 1 〜C 12 −アルキルであり、かつ
R 2 は、C 1 〜C 12 −アルキルであるか、あるいはエポキシ基を有するアルキル基である]のアクリレート6〜50質量%、その他のコモノマー0〜50質量%を有するエチレン/アクリレート−コポリマー
d)スチレン−ブタジエン−スチレン−ブロックコポリマーの水素化により得られるスチレン−エチレン/ブテン−スチレン−ブロックコポリマー(SEBS)、
e)シクロアルケンの開環重合もしくは環拡大重合により製造することができるポリアルケニレン、および
f)LPDE(高圧法ポリエチレン)
から成る化合物のクラスから選択され、かつ、ポリアミドへの結合を可能にする官能基と してカルボン酸基、酸無水物基、イミド基、エポキシ基、オキサゾリン基またはトリアルコキシシラン基を有しているポリマー60〜20質量部
を含有し、その際、IおよびIIの質量部は合計100部である、成形材料を押し出すか、または同時押出することを特徴とする、パイプの製造方法。
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