JP5604807B2 - 燃料ホース - Google Patents
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Description
特に、接続パイプのシール性、耐燃料透過性、柔軟性などを確保するために、中間層として耐燃料バリヤ性樹脂材を配置し、中間層の両側に内層及び外層としてゴム材を積層した多層構造の燃料ホースが提案されている。
また、フッ素樹脂とゴム層との接着性を確保するため、接着剤層を設けたり、プライマー処理を行ったり、ゴム層に接着付与剤を配合する必要がある。接着剤を使用すると、未反応の接着剤成分が燃料に抽出され、周辺部品へ影響を与える懸念がある。
内層11は、ニトリルゴム(NBR)を含む第1のゴム成分と、炭素−炭素単結合架橋鎖とを含み、中間層12と直接積層されている。また、内層11は、燃料ホース10を構成する積層構造の最内層であり、燃料ホース10の内部を通過する燃料と接触する接触層である。
NBRは、アクリロニトリル(AN)を31質量%以上含む中高ニトリルであることが好ましい。31質量%未満では、燃料ホース端部からの燃料透過性が増加する傾向にあり、燃料透過性能の確保が困難となる場合がある。
中間層12であるPVOH及び/又はEVOH共重合体、又はこれらのブレンド物を主成分とする樹脂とNBRを主成分とするゴムを直接積層させて、過酸化物加硫することにより、強固な層間接着性とアルコール混合燃料に対する優れたバリヤ性を確保することができる。そして、強固な層間接着性が確保できることにより、中間層12の内側ゴムに接着性成分を混合したり、樹脂層表面に接着剤を塗布したりする必要がなくなり、これによって燃料バリヤ性に優れ、強固な接着性を有し、加工性に優れた燃料ホース10とすることができる。
例えば、NBRを単独で使う形態の他、NBRとPVCとのブレンドゴム、NBRとEPDMとのブレンドゴム、NBRとEPMとのブレンドゴム、NBRとAEMとのブレンドゴム、NBRとPVCとAEMとのブレンドゴム等のように、NBRと第2成分を任意に混合して用いる。
なお、中間層12を構成する「PVOH及び/又はEVOH共重合体を含む樹脂」とは、これらの成分を70質量%以上含有する樹脂であることが望ましい。当該樹脂は、アルコール混合燃料に対するバリヤ性(例えば耐燃料透過性等)やゴムに対する接着性に優れる。
抽出性の指標としては、イソオクタンとトルエンとエタノールを45:45:10の体積比で混合した液体を内層11の内部に封入し、40℃の温度で168時間(1週間)放置して得られた抽出液のヘキサン不溶分中のフェノール化合物、エポキシ化合物、アクリル化合物、イソシアネート化合物、シランカップリング剤及びオスミウム化合物の各成分の総量が、内層11の内側表面積当たりの質量換算で、0.5mg/cm2以下であることが望ましい。
本発明の燃料ホース10では、内層11と中間層12との間を接着する接着成分を含まないので、上記化合物の総量は内層11の内側表面積当たりの質量換算で、0.5mg/cm2以下となる。
外層13としてこの成分を含むゴム材を用いた場合は、外層13と中間層12とを直接積層して加硫することができる。この場合、特に接着成分がなくても強固な層間接着性を確保することができる。そして、内層11に接触してアルコール混合燃料が流通する場合のみならず、外層13に接触してアルコール混合燃料が流通する場合、並びに、内層11及び外層13の両方に接触してアルコール混合燃料が流通する場合も、優れた燃料バリヤ性を有する。
すなわち、本発明の燃料ホース10は、要求される種々の性能に応じて、内層11の内側に被覆層等を形成したり、図2に示すように外層23の外側に被覆層として更に第2の外層24を形成しても良い。また、内層11、中間層12、外層13のそれぞれを多層構造としたり、中間層12と外層13との間に介在する介在層を設けても良い。
加硫する温度は、150〜165℃であることが好ましく、特に155〜165℃の範囲であることが好ましい。また、加硫時間は60〜90分であることが好ましい。場合によっては、一次加硫の後、更に二次加硫を行っても良い。
また、本発明の燃料ホース10は、ホース以外にも種々の用途が考えられ、例えばアルコールを含む種々の液体の容器(多層容器)や、供給用パイプ、保存タンクなどに広く適用することができる。なお、本発明の燃料ホースや、多層容器等に流通又は貯留する燃料としては、ガソリン、ディーゼル、アルコール、LPガス、天然ガス、水素及びこれらの混合物が挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。
図1に示す3層構造の燃料ホース10を作製するに当たり、内層11としてNBR(AN量=40%、加硫系:過酸化物加硫)、中間層12としてEVOH(クラレ製F101、エチレン:ビニルアルコール共重合比=32:68)、外層13としてNBR:PVC=60:40のブレンドゴム(加硫系:過酸化物加硫)を用いた構成とした。
工法としては、内層11、中間層12、外層13をシリンダー温度80℃、ダイス温度90℃の条件で押し出して管状ホースを得たのち、150℃、40分で加硫を行い、3層構造の燃料ホースを得た。得られた燃料ホースは、内層が0.5mm厚、中間層が0.1mm厚、外層が3.4mm厚であった。ホース外径は32.4mm、ホース内径は24.4mm、ホース長さは300mmであった。
内層11及び外層13をNBR:PVC=60:40のブレンドゴム(加硫系:過酸化物加硫)としたこと以外は参考例1と同様の3層構造を採用し、実施例2の燃料層ホースを得た。
内層11及び外層13をNBR:EPDM=60:40のブレンドゴム(加硫系:過酸化物加硫)としたこと以外は参考例1と同様の3層構造を採用し、参考例3の燃料ホースを得た。
内層11及び外層13をNBR:EPM=60:40のブレンドゴム(加硫系:過酸化物加硫)としたこと以外は参考例1と同様の3層構造を採用し、参考例4の燃料ホースを得た。
中間層12をエチレン:ビニルアルコール共重合比=24:76のEVOH共重合樹脂としたこと以外は参考例1と同様の3層構造を採用し、参考例5の燃料ホースを得た。
内層11及び外層13をNBR:PVC=60:40のブレンドゴム(加硫系:過酸化物加硫)としたこと以外は参考例5と同様の3層構造を採用し、実施例6の燃料ホースを得た。
内層11及び外層13をNBR:EPDM=60:40のブレンドゴム(加硫系:過酸化物加硫)としたこと以外は参考例5と同様の3層構造を採用し、参考例7の燃料ホースを得た。
内層11及び外層13をNBR:EPM=60:40のブレンドゴム(加硫系:過酸化物加硫)としたこと以外は参考例5と同様の3層構造を採用し、参考例8の燃料ホースを得た。
中間層12をPVOHとしたこと以外は参考例1と同様の3層構造を採用し、参考例9の燃料ホースを得た。
内層11及び外層13をNBR:PVC=60:40のブレンドゴム(加硫系:過酸化物加硫)としたこと以外は参考例9と同様の3層構造を採用し、実施例10の燃料ホースを得た。
内層11及び外層13をNBR:EPDM=60:40のブレンドゴム(加硫系:過酸化物加硫)としたこと以外は参考例9と同様の3層構造を採用し、参考例11の燃料ホースを得た。
内層11及び外層13をNBR:EPM=60:40のブレンドゴム(加硫系:過酸化物加硫)としたこと以外は参考例9と同様の3層構造を採用し、参考例12の燃料ホースを得た。
外層13をECOとした以外は、参考例1と同様の3層構造を採用し、参考例13の燃料ホースを得た。
内層11及び外層13を、NBR:PVC:AEM=50:20:30のブレンドゴム(加硫系:過酸化物加硫)としたこと以外は参考例1と同様の3層構造を採用し、実施例14の燃料ホースを得た。
内層11及び外層13をNBR:AEM=95:5のブレンドゴム(加硫系:過酸化物加硫)としたこと以外は参考例1と同様の3層構造を採用し、参考例15の燃料ホースを得た。
内層11及び外層13をNBR:PVC:EPDM=67:28:5のブレンドゴム(加硫系:過酸化物加硫)としたこと以外は参考例1と同様の3層構造を採用し、参考例16の燃料ホースを得た。
内層11及び外層13をNBR:PVC:EPDM=50:20:30のブレンドゴム(加硫系:過酸化物加硫)としたこと以外は参考例1と同様の3層構造を採用し、参考例17の燃料ホースを得た。
図2に示すような4層構造の多層ホースを作製するに当たり、内層21及び外層23をNBR:EPDM=70:30のブレンドゴム(加硫系:過酸化物加硫)、中間層22をEVOH(クラレ製F101、エチレン:ビニルアルコール共重合比=32:68)、外層23の更に外側にCSMからなる第2の外層24を配置し、参考例1と同様の製法により4層構造を有する参考例18の燃料ホースを得た。
得られた燃料ホースは、内層が1.5mm厚、中間層が0.1mm厚、外層が1.9mm厚、第2の外層が0.5mm厚であった。ホース外径は32.4mm、ホース内径は24.4mm、ホース長さは300mmであった。
中間層12をエチレン:ビニルアルコール共重合比=24:76のEVOH共重合樹脂としたこと以外は実施例14と同様の3層構造を採用し、実施例19の燃料ホースを得た。
中間層12をエチレン:ビニルアルコール共重合比=24:76のEVOH共重合樹脂としたこと以外は参考例15と同様の3層構造を採用し、参考例20の燃料ホースを得た。
中間層12をエチレン:ビニルアルコール共重合比=24:76のEVOH共重合樹脂としたこと以外は参考例16と同様の3層構造を採用し、参考例21の燃料ホースを得た。
中間層12をエチレン:ビニルアルコール共重合比=24:76のEVOH共重合樹脂としたこと以外は参考例17と同様の3層構造を採用し、参考例22の燃料ホースを得た。
中間層12をエチレン:ビニルアルコール共重合比=24:76のEVOH共重合樹脂としたこと以外は参考例18と同様の4層構造を採用し、参考例23の燃料ホースを得た。
中間層12をPVOHとしたこと以外は実施例14と同様の3層構造を採用し、実施例24の燃料ホースを得た。
中間層12をPVOHとしたこと以外は参考例15と同様の3層構造を採用し、参考例25の燃料ホースを得た。
中間層12をPVOHとしたこと以外は参考例16と同様の3層構造を採用し、参考例26の燃料ホースを得た。
中間層12をPVOHとしたこと以外は参考例17と同様の3層構造を採用し、参考例27の燃料ホースを得た。
中間層12をPVOHとしたこと以外は参考例18と同様の4層構造を採用し、参考例28の燃料ホースを得た。
中間層と外層との間に介在層を設けた4層構造の燃料ホースとした。内層をNBR(AN量=40%、加硫系:過酸化物加硫)、中間層を三元共重合フッ素樹脂THV、外層をCSMとすると共に、外層と中間層との間に、内層と同じくNBRから成る介在層を配置し、参考例1と同様の製法により4層構造を有する比較例1の燃料層ホースを得た。
得られた燃料ホースの各層厚は、内層が1.5mm厚、中間層が0.1mm厚、介在層が1.9mm厚、外層が0.5mm厚であった。ホース外径は32.4mm、ホース内径は24.4mm、ホース長さは300mmであった。
内層21及び外層23を1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]ノネン−5(中間層22と接着させる接着成分として)を添加したNBR(AN量=40%、加硫系:硫黄加硫)としたこと以外は比較例1と同様の4層構造を採用し、比較例2の燃料ホースを得た。
得られた燃料ホースは、内層が1.5mm厚、中間層が0.1mm厚、介在層が1.9mm厚、外層が0.5mm厚であった。ホース外径は32.4mm、ホース内径は24.4mm、ホース長さは300mmであった。
内層21及び外層23のNBRのAN量を30%とした以外は、比較例2と同様の4層構造を採用し、比較例3の燃料ホースを得た。
市販のレギュラーガソリン(90vol%)とエタノール(10vol%)を混合した燃料をステンレス鋼製試験容器に注入し、当該試験容器に上記実施例及び比較例により得られた各燃料ホースの片端をクランプで固定し、他端側はステンレス鋼製密閉栓をクランプで固定した状態で、40℃の雰囲気下に20週間放置した後、SHED(Sealed Housing For Evaporative Determination)を用いてCARB(California Air Resources Board:カルフォルニア州環境庁)指定の条件により、燃料透過量を測定した。
なお、表1,2においては、比較例1の燃料ホースによる燃料透過量に対して1/10未満の透過量を示すものを「◎」、同等の透過量を示すものを「○」として表記した。
まず、上記実施例及び比較例により得られた各燃料ホースに、市販のレギュラーガソリン(90vol%)とエタノール(10vol%)を混合した燃料を封入した。この状態で、60℃にて168時間放置した後、封入液を取り出して10分間室内に放置した。次に、当該ホースから巾10mm、長さ200mm、厚みはホース肉厚のままの試験片を打抜いた。
はく離強さ(N/cm)=はく離荷重(N)/試験片の巾(cm)
なお、表1,2においては、比較例1の燃料ホースのはく離強さに対して優れているものを◎、同等の強度のものを○として表記した。
上記実施例及び比較例により得られた各燃料ホースに、イソオクタン(45vol%)、トルエン(45vol%)、エタノール(10vol%)の比率で混合した燃料を40℃にて168時間封入した後、封入液を取り出して抽出液とし、この抽出液を風乾して濃縮し、濃縮液にヘキサンを添加して、これを超音波洗浄器中で1時間以上撹拌した。
次いで24時間静置後、上澄み液を除去し、沈殿物を40℃にて8時間真空乾燥し、得られた不溶分をヘキサン不溶分とした。
実施例2、6、10、14、19、24で得られた燃料ホースでは、内層のゴムと中間層である燃料バリヤ層との間で十分な層間接着性を示し、優れた接着性を備えていることが確認された。また、内層と中間層とを加硫により接着し、各層が接着成分を含有しないことから、燃料抽出試験ではいずれも抽出量が少なく、良好な結果が得られた。
例えば、燃料等が多層ホースの内側ではなく外側に、直接、接する用途においては、内層の好適形態として上に説明した形態(構成成分であるNBR中のANの含有量が31質量%以上である等)をそのまま外層の好適形態とすることができる。
1B、2B 中間層
1C 外層
2C 第1の外層(介在層)
2D 第2の外層(最外層)
Claims (3)
- ポリビニルアルコール及び/又はエチレン−ビニルアルコール共重合体を含む中間層と、上記中間層の内周に位置する内層と、上記中間層の外周に位置し、ゴムを含む外層とを積層した積層構造を備え、
上記内層が、炭素−炭素単結合架橋鎖を有するニトリルゴムとポリ塩化ビニルとからなるか又は炭素−炭素単結合架橋鎖を有するニトリルゴムとポリ塩化ビニルとエチレン−アクリルゴムからなり、
上記内層が、上記中間層と直接積層されていることを特徴とする燃料ホース。 - イソオクタン、トルエン、エタノールを45:45:10の体積比で混合した液体を上記内層の内部に封入し、40℃の温度で168時間放置して得られた抽出液のヘキサン不溶分中のフェノール化合物、エポキシ化合物、アクリル化合物、イソシアネート化合物、シランカップリング剤及びオスミウム化合物の各成分の総量が、上記内層の内側表面積当たりの質量換算で、0.5mg/cm2以下であることを特徴とする請求項1に記載の燃料ホース。
- 上記外層がニトリルゴムと、ニトリルゴムとポリ塩化ビニルとのブレンドゴム、エチレン−アクリルゴム、エチレン−プロピレンゴム及びエチレン−プロピレンジエンゴムから成る群より選ばれた少なくとも1種のゴム成分とを含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の燃料ホース。
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