JP7587192B2 - 冷媒輸送用ホース - Google Patents

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Description

本発明は、自動車のエアコンデショナーに使用される冷媒輸送用ホースに関する。
二酸化炭素の排出規制に対処するため自動車の軽量化が重要な課題の一つになっている。このため自動車に搭載されるエアコンデショナー等に使用される冷媒輸送用ホースについても軽量化が求められる。軽量化のため、ホースを構成する内層や外層を薄くすると、輸送する冷媒や、酸素や水蒸気などのガス透過性が低下するおそれがある。そのため内層の構成材料を、ゴムからガス透過性が優れたポリアミド系樹脂組成物に置き換えることが提案されている(例えば、特許文献1,2を参照)。
エアコンデショナー等が自動車の限られた狭いスペースに搭載されるため、冷媒輸送用ホースは柔軟性に優れ狭いスペースでも取付け易いことが求められる。さらに、エンジンルーム内の高温多湿の環境下で長期使用に耐える耐久性が求められる。しかし、特許文献1に記載の樹脂ホースや特許文献2に記載の冷媒輸送配管は、ポリアミド系樹脂組成物で構成されるため、ホース外部の水分に対する水蒸気透過性が懸念され、ポリアミド系樹脂組成物の吸湿によりガス透過性が低下するおそれがある。よって、輸送する冷媒の透過性およびホース外部の水分の水蒸気透過性を小さくし、かつ軽量で柔軟性に優れた冷媒輸送用ホースを得るには改善の余地がある。
日本国特開2013-155793号公報 日本国特開2021-46490号公報
本発明の目的は、冷媒、水蒸気などのガス透過性が小さく、柔軟で軽量な冷媒輸送用ホースを提供することにある。
上記目的を達成する本発明の冷媒輸送用ホースは、少なくとも外層、補強層および内層からなり、前記外層が少なくとも熱可塑性樹脂組成物Aからなる層を有し、前記内層が少なくとも熱可塑性樹脂組成物Bからなる層を有してなり、熱可塑性樹脂組成物Aが、熱可塑性樹脂aをマトリックス、エラストマーaをドメインとする海島構造を有し、熱可塑性樹脂aが少なくともポリオレフィン系樹脂を含み、エラストマーaが少なくともブチル系エラストマーを含み、熱可塑性樹脂組成物Aの100質量%中、エラストマーaが51~85質量%であると共に、熱可塑性樹脂組成物Bが、熱可塑性樹脂bをマトリックス、エラストマーbをドメインとする海島構造を有し、熱可塑性樹脂bが少なくともポリアミド系樹脂を含み、エラストマーbが少なくともブチル系エラストマーを含む、ことを特徴とする。
本発明の冷媒輸送用ホースは、ポリオレフィン系樹脂を含む熱可塑性樹脂組成物Aからなる層で外層を形成するのでホース外部の水分の水蒸気透過性を小さくし、またポリアミド系樹脂を含む熱可塑性樹脂組成物Bからなる層で内層を形成するので輸送する冷媒の透過性を小さくすることができる。さらに低水蒸気透過性に優れた外層を薄くし、かつ冷媒の低透過性に優れた内層を薄くすることができるので、ホースを軽量化することができる。しかも、熱可塑性樹脂組成物Aおよび熱可塑性樹脂組成物Bが、ブチル系エラストマーをドメインとする海島構造を有するので、ホースの柔軟性を優れたものにすることができる。
冷媒輸送用ホースは、前記熱可塑性樹脂組成物Bの100質量%中、エラストマーbが51~85質量%であるとよく、ホースをより柔軟にすることができる。冷媒輸送用ホースは、加硫ゴムからなる層を有しないのがよく、冷媒輸送用ホースの生産性を良化することができる。
前記熱可塑性樹脂組成物Bのフロン透過係数は、前記熱可塑性樹脂組成物Aのフロン透過係数より小さいとよく、ホースが輸送するフロンの透過性を効率的に小さくし、ブリスターの発生を抑制することができる。一方、前記熱可塑性樹脂組成物Aの水蒸気透過係数は、前記熱可塑性樹脂組成物Bの水蒸気透過係数より小さいとよく、ホース外部から水分が透過・拡散するのを抑制し、ポリアミド系樹脂を含む内層が吸湿するのを防ぎ、フロンの低透過性を維持することができる。
前記熱可塑性樹脂組成物Aは、前記熱可塑性樹脂aが少なくともポリプロピレン樹脂を含み、エラストマーaが少なくともハロゲン化ブチルゴムを含むとよく、ホース外部から水分が透過性をより小さくしながら柔軟性を優れたものにすることができる。また前記熱可塑性樹脂組成物Bは、前記熱可塑性樹脂bが少なくともポリアミド6樹脂を含み、エラストマーbが少なくともハロゲン化イソブチレンパラメチルスチレン共重合ゴムを含むとよく、輸送する冷媒の透過性をより小さくしながら柔軟性を優れたものにすることができる。さらに、前記熱可塑性樹脂組成物Aのドメインの一部、および/または、前記熱可塑性樹脂組成物Bのドメインの一部が架橋しているのがよく、外層および/または内層の耐久性をより高くすることができる。
冷媒輸送用ホースは、前記外層と補強層の間、および/または、前記内層と補強層の間に、水系接着剤、溶剤系接着剤、化学反応系接着剤またはホットメルト系接着剤が介在してなるとよく、ホースの耐久性をより高くすることができる。
前記熱可塑性樹脂組成物Aは、その250℃、せん断速度243.2s―1における溶融粘度が1000Pa・s以下であるとよく、外層を成形するときの押出加工性を良好にすることができる。前記熱可塑性樹脂aは、150℃以上の融点を有する熱可塑性樹脂を1種以上含むと共に、前記熱可塑性樹脂bは、200℃以上の融点を有する熱可塑性樹脂を1種以上含むとよく、押出成形した内層の外周に、外層を押出成形する加工性が良好になる。
前記熱可塑性樹脂組成物Aは、その10%変形時の引張応力が10MPa以下、水蒸気透過係数が3.0g・mm/(m2・24h)以下であるとよく、外層の低水蒸気透過性と柔軟性を高いレベルで兼備させることができる。また、前記熱可塑性樹脂組成物Bは、その10%変形時の引張応力が10MPa以下、酸素透過係数が0.05cm3・mm/(m2・day・mmHg)以下であるとよく、内層における冷媒の低透過性と柔軟性を高いレベルで兼備させることができる。
前記熱可塑性樹脂組成物Aは、その23℃における引張破断強度が3MPa以上、引張破断伸びが200%以上であるとよく、室温ないし常温における外層の耐久性を確保することができる。また、前記熱可塑性樹脂組成物Aは、その150℃における引張破断強度が0.4MPa以上、150℃における引張破断伸びが50%以上であるとよく、高温における外層の耐久性を確保することができる。さらに、前記熱可塑性樹脂組成物Aおよび熱可塑性樹脂組成物Bは、その-40℃のアイゾット衝撃強度が非破壊であるとよく、低温における外層および内層の耐久性を確保することができる。
図1は、本発明の冷媒輸送用ホースの横断面を例示する説明図である。 図2は、ホースの柔軟性の測定方法を例示する説明図である。
本発明の冷媒輸送用ホースは、自動車のエアコンデショナー等に使用する、冷媒を輸送するためのホースをいう。冷媒として、例えばハイドロフルオロカーボン(HFC)、ハイドロフルオロオレフィン(HFO)、炭化水素系化合物、二酸化炭素、アンモニア、水などが挙げられる。HFCとして、R410A、R32、R404A、R407C、R507A、R134aなどが例示される。またHFOとして、R1234yf、R1234ze、R1233zd、R1123、R1224yd、R1336mzzなどが例示される。炭化水素系化合物として、メタン、エタン、プロパン、プロピレン、ブタン、イソブタン、ペンタン、ヘプタフルオロプロパン、ヘキサフルオロプロパンなどが例示される。
図1は、冷媒輸送用ホースの横断面を例示する説明図である。冷媒輸送用ホース1は、少なくとも外層3、補強層4および内層2からなり、補強層4の外周側に外層3が配置され、補強層4の内周側に内層2が配置される。外層3および内層2は、それぞれ円管状に構成される。また補強層4を複数有してもよく、その場合、内層2は最も内側の補強層4の内周側に配置され、外層3は最も外側の補強層4の外周側に配置されるものとする。さらに、外層3、補強層4および内層2以外の層として、接着層、バリア層、ゴム層、等が挙げられる。接着層は、外層3と補強層4の間および/または内層2と補強層4の間に介在することができる。
冷媒輸送用ホースの外層3は少なくとも熱可塑性樹脂組成物Aからなる層を有し、その内周側および/または外周側に、熱可塑性樹脂組成物Aからなる層以外の層を有してもよい。熱可塑性樹脂組成物Aからなる層以外の層の性状は、本発明の目的を阻害しない限り、特に限定されるものではない。
冷媒輸送用ホースの内層2は少なくとも熱可塑性樹脂組成物Bからなる層を有し、その内周側および/または外周側に、熱可塑性樹脂組成物Bからなる層以外の層を有してもよい。熱可塑性樹脂組成物Bからなる層以外の層の性状は、本発明の目的を阻害しない限り、特に限定されるものではない。
外層を構成する熱可塑性樹脂組成物Aは、熱可塑性樹脂aをマトリックス、エラストマーaをドメインとする海島構造を有する。海島構造は、マトリックスが海相(連続相)、ドメインが島相(非連続相、分散相)の分散形態をいう。ドメインの形状は、特に限定されるものではなく、球体状、楕円体状、円柱状、針状、不定形のいずれでもよい。なお、熱可塑性樹脂組成物Aの分散形態は、押出列理方向の垂直断面に対して、SPM(走査型プローブ顕微鏡)等により観察することができる。観察倍率は、ドメインの大きさに応じ適宜、決めることができる。
熱可塑性樹脂aは、少なくともポリオレフィン系樹脂を含む。熱可塑性樹脂aは、ポリオレフィン系樹脂のみでもよいし、他の熱可塑性樹脂とのブレンドでもよい。ポリオレフィン系樹脂を含むことにより、水蒸気透過性を小さくし優れたものにすることができる。ポリオレフィン系樹脂として、例えばポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリブテン樹脂等が挙げられる。なかでもポリプロピレン樹脂が好ましい。熱可塑性樹脂aがポリプロピレン樹脂を含むことにより、低水蒸気透過性と耐熱性を兼備することができる。ポリプロピレン樹脂として、例えばプロピレン単独重合体(プロピレンホモポリマー)、プロピレン・エチレンブロックコポリマー、プロピレン・エチレン・1-ブテンブロックコポリマー、プロピレン・エチレンランダムコポリマー、プロピレン・1-ブテンランダムコポリマー、プロピレン・エチレン・1-ブテンランダムコポリマー、プロピレン・エチレンランダムブロックコポリマー、プロピレン・エチレン・1-ブテンランダムブロックコポリマーが挙げられる。なかでもプロピレンホモポリマー、プロピレン・エチレンブロックコポリマー、プロピレン・エチレンランダムコポリマーが好ましい。ポリオレフィン系樹脂は、無水マレイン酸等の官能基を有する変性ポリオレフィン系樹脂を少なくとも一部に含んでもよい。またポリオレフィン系樹脂は、単独または複数の組み合わせでもよい。
熱可塑性樹脂aが含有可能な、ポリオレフィン系樹脂以外の他の熱可塑性樹脂として、例えばポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリケトン樹脂等が挙げられる。これは単独または複数をポリオレフィン系樹脂にブレンドしてもよい。なお、他の熱可塑性樹脂をブレンドするとき、熱可塑性樹脂aの100質量%中、ポリオレフィン系樹脂が、51質量%以上、好ましくは60質量%以上、より好ましくは70質量%以上であるとよい。
熱可塑性樹脂aは、150℃以上の融点を有する熱可塑性樹脂を1種以上含むことが好ましい。融点が150℃以上の熱可塑性樹脂を含むことにより、ホースに必要な耐熱性が向上する。ポリオレフィン系樹脂および/または他の熱可塑性樹脂の融点が150℃以上であるとよく、好ましくは155~170℃、より好ましくは162~170℃であるとよい。なお、本明細書において、熱可塑性樹脂の融点は、DSC法を使用し昇温過程で融解に伴う吸熱ピークの温度を測定するものとする。
熱可塑性樹脂aは、熱可塑性樹脂組成物Aの100質量%中、好ましくは15~49質量%であり、より好ましくは15~40質量%、さらに好ましくは15~31質量%である。熱可塑性樹脂aが15質量%以上であることにより熱可塑性樹脂aがマトリクスとなる海島構造の分散形態を確保し、水蒸気透過性を小さくすることができる。また49質量%以下であることにより、柔軟性を確保することができる。
エラストマーaは、少なくともブチル系エラストマーを含む。エラストマーaは、ブチル系エラストマーのみでもよいし、他のエラストマーとのブレンドでもよい。ブチル系エラストマーを含むことにより、低水蒸気透過性と柔軟性を兼備することができる。エラストマーaが含有するブチル系エラストマーは、エラストマーbが含有するブチル系エラストマーと同じでも異なってもよい。ブチル系エラストマーとして、例えばブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、イソブチレンパラメチルスチレン共重合ゴム、ハロゲン化イソブチレンパラメチルスチレン共重合ゴム、スチレン-イソブチレン-スチレンブロック共重合ゴム等を挙げることができる。なかでもエラストマーaとしてハロゲン化ブチルゴムが好ましい。ハロゲン化ブチルゴムとして、臭素化ブチルゴム、塩素化ブチルゴムが例示される。エラストマーaがハロゲン化ブチルゴムを含むことにより、ホースの柔軟性と耐水蒸気透過性が良化することに加え、熱可塑性樹脂組成物Aの混練時にエラストマーが動的架橋することにより、耐久性が向上する。またブチル系エラストマーは、単独または複数の組み合わせでもよい。
エラストマーaが含有可能な、ブチル系エラストマー以外の他のエラストマーとして、例えばオレフィン系エラストマー、スチレン系エラストマー、ウレタン系エラストマー、エステル系エラストマー、アミド系エラストマー、アクリル系エラストマー等が挙げられる。これは単独または複数をブチル系エラストマーにブレンドしてもよい。なお、他のエラストマーをブレンドするとき、エラストマーaの100質量%中、ブチル系エラストマーが、51質量%以上、好ましくは75質量%以上、より好ましくは95質量%以上になるようにするとよい。
エラストマーaは、熱可塑性樹脂組成物Aの100質量%中、51~85質量%であり、好ましくは60~85質量%、より好ましくは69~85質量%である。エラストマーaが51質量%以上であることにより柔軟性を確保することができる。また85質量%以下であることにより、エラストマーaがドメインとなる海島構造の分散形態を確保し、水蒸気透過性が小さく優れたものにすることができる。
熱可塑性樹脂組成物Aは、そのドメインの一部が架橋しているとよい。ドメインの一部が架橋していることにより、熱可塑性樹脂組成物Aの強度を高くして、外層の耐久性をより高くすることができる。ドメインの一部を架橋する方法は、特に限定されるものではなく、例えば架橋剤を添加して溶融混練することによる動的架橋等を挙げることができる。
外層を形成する熱可塑性樹脂組成物Aは、250℃、せん断速度243.2s―1における溶融粘度が、好ましくは1000Pa・s以下であるとよい。溶融粘度を1000Pa・s以下にすることにより、ホース押出時の加工性が良化する。本明細書において、溶融粘度は、キャピラリーレオメータを用いて、所定の条件で測定することができる。
熱可塑性樹脂組成物Aは、10%変形時の引張応力が好ましくは10MPa以下、より好ましくは1~9MPa、さらに好ましくは1~5MPaであるとよい。10%変形時の引張応力が10MPa以下であることにより、外層の柔軟性を優れたものにすることができる。
熱可塑性樹脂組成物Aは、室温(23℃)における引張破断強度が好ましくは3MPa以上、引張破断伸びが好ましくは200%以上である。引張破断強度を3MPa以上、引張破断伸びを200%以上にすることにより、室温(23℃)ないし常温(20℃±15℃)における外層の耐久性を確保することができる。引張破断強度は、より好ましくは3.5MPa以上、さらに好ましくは4MPa以上であるとよい。また引張破断伸びは、より好ましくは250%以上、さらに好ましくは300%以上であるとよい。
熱可塑性樹脂組成物Aは、150℃における引張破断強度が好ましくは0.4MPa以上、150℃における引張破断伸びが好ましくは50%以上である。150℃の引張破断強度を0.4MPa以上、150℃の引張破断伸びを50%以上にすることにより、高温状態における外層の耐久性を確保することができる。150℃の引張破断強度は、より好ましくは0.5MPa以上であるとよい。また150℃の引張破断伸びは、より好ましくは100%以上、さらに好ましくは200%以上であるとよい。
本明細書において、10%変形時の引張応力、23℃および150℃における引張破断強度並びに23℃および150℃における引張破断伸びは、JIS K6251「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム-引張特性の求め方」に規定されている測定方法に準拠して求めることができる。
熱可塑性樹脂組成物Aは、-40℃のアイゾット衝撃強度が非破壊であることが好ましく、低温における外層の耐久性を確保することができる。本明細書において、-40℃のアイゾット衝撃強度は、JIS K7110に規定されている測定方法に準拠し、ノッチ付きの試験片を用いて行うことができる。
熱可塑性樹脂組成物Aは、水蒸気透過係数が好ましくは3.0g・mm/(m2・24h)以下、より好ましくは1.0~3.0g・mm/(m2・24h)、さらに好ましくは1.0~2.0g・mm/(m2・24h)である。熱可塑性樹脂組成物Aの水蒸気透過係数を3.0g・mm/(m2・24h)以下にすることにより、外層の低水蒸気透過性を優れたものにすることができる。本明細書において、水蒸気透過係数は、後述する実施例に記載のとおり、熱可塑性樹脂組成物を厚さ0.2mmのシートにしたものを試料とし、温度60℃、相対湿度95%で求めることができる。
内層を構成する熱可塑性樹脂組成物Bは、熱可塑性樹脂bをマトリックス、エラストマーbをドメインとする海島構造を有する。海島構造は、マトリックスが海相(連続相)、ドメインが島相(非連続相、分散相)の分散形態をいう。ドメインの形状は、特に限定されるものではなく、球体状、楕円体状、円柱状、針状、不定形のいずれでもよい。なお、熱可塑性樹脂組成物Bの分散形態は、押出列理方向の垂直断面に対して、SPM(走査型プローブ顕微鏡)等により観察することができる。観察倍率は、ドメインの大きさに応じ適宜、決めることができる。
熱可塑性樹脂bは、少なくともポリアミド系樹脂を含む。熱可塑性樹脂bは、ポリアミド系樹脂のみでもよいし、他の熱可塑性樹脂とのブレンドでもよい。ポリアミド系樹脂を含むことにより、酸素透過性および冷媒透過性を小さくし優れたものにすることができる。ポリアミド系樹脂として、例えばポリアミド6樹脂、ポリアミド66樹脂、ポリアミド11樹脂、ポリアミド12樹脂、ポリアミド610樹脂、ポリアミド6/66共重合体、ポリアミド6/12共重合体、ポリアミド46樹脂、ポリアミド6T樹脂、ポリアミド9T樹脂、ポリアミドMXD6樹脂、等が挙げられる。なかでもポリアミド6樹脂が好ましい。熱可塑性樹脂aがポリアミド6樹脂を含むことにより、低冷媒透過性、低酸素透過性および耐熱性を兼備することができる。またポリアミド系樹脂は、単独または複数の組み合わせでもよい。
熱可塑性樹脂bが含有可能な、ポリアミド系樹脂以外の他の熱可塑性樹脂として、例えばポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリケトン樹脂等が挙げられる。これは単独または複数をポリアミド系樹脂にブレンドしてもよい。なお、他の熱可塑性樹脂をブレンドするとき、熱可塑性樹脂bの100質量%中、ポリアミド系樹脂が、51質量%以上、好ましくは75質量%以上、より好ましくは95質量%以上であるとよい。
熱可塑性樹脂bは、200℃以上の融点を有する熱可塑性樹脂を1種以上含むことが好ましい。融点が200℃以上の熱可塑性樹脂を含むことにより、耐熱性を兼備することができる。ポリアミド系樹脂および/または他の熱可塑性樹脂の融点が200℃以上であるとよく、好ましくは200~280℃、より好ましくは210~280℃であるとよい。
熱可塑性樹脂bは、熱可塑性樹脂組成物Bの100質量%中、好ましくは15~49質量%であり、より好ましくは15~40質量%、さらに好ましくは20~39質量%であるとよい。熱可塑性樹脂bが15質量%以上であると熱可塑性樹脂bがマトリクスとなる海島構造の分散形態を確保するのが容易になり、冷媒透過性および酸素透過性を小さくすることができる。また49質量%以下であることにより、柔軟性を確保することができる。
エラストマーbは、少なくともブチル系エラストマーを含む。エラストマーbは、ブチル系エラストマーのみでもよいし、他のエラストマーとのブレンドでもよい。ブチル系エラストマーを含むことにより、低酸素透過性および低冷媒透過性、柔軟性を兼備することができる。エラストマーbが含有するブチル系エラストマーは、上述したエラストマーaが含有するブチル系エラストマーと同じでも異なってもよい。ブチル系エラストマーとして、例えばブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、イソブチレンパラメチルスチレン共重合ゴム、ハロゲン化イソブチレンパラメチルスチレン共重合ゴム、スチレン-イソブチレン-スチレンブロック共重合ゴム等を挙げることができる。なかでもエラストマーbとしてハロゲン化イソブチレンパラメチルスチレン共重合ゴムが好ましい。ハロゲン化イソブチレンパラメチルスチレン共重合ゴムとして、臭素化イソブチレンパラメチルスチレン共重合ゴム、塩素化イソブチレンパラメチルスチレン共重合ゴムが例示される。エラストマーbがハロゲン化イソブチレンパラメチルスチレン共重合ゴムを含むことにより、ホースの柔軟性と耐酸素透過性、耐冷媒透過性が良化することに加え、熱可塑性樹脂組成物Bの混練時にエラストマーが動的架橋することにより、耐久性が向上する。またブチル系エラストマーは、単独または複数の組み合わせでもよい。
エラストマーbが含有可能な、ブチル系エラストマー以外の他のエラストマーとして、例えばオレフィン系エラストマー、スチレン系エラストマー、ウレタン系エラストマー、エステル系エラストマー、アミド系エラストマー、アクリル系エラストマー等が挙げられる。これは単独または複数をブチル系エラストマーにブレンドしてもよい。なお、他のエラストマーをブレンドするとき、エラストマーbの100質量%中、ブチル系エラストマーが、51質量%以上、好ましくは75質量%以上、より好ましくは95質量%以上になるようにするとよい。
エラストマーbは、熱可塑性樹脂組成物Bの100質量%中、好ましくは51~85質量%、より好ましくは60~85質量%である。エラストマーbが51質量%以上であることにより柔軟性を確保することができる。また85質量%以下であることにより、エラストマーbがドメインとなる海島構造の分散形態を確保し、冷媒透過性および酸素透過性を小さくし優れたものにすることができる。
熱可塑性樹脂組成物Bは、そのドメインの一部が架橋しているとよい。ドメインの一部が架橋していることにより、熱可塑性樹脂組成物Bの強度を高くして、内層の耐久性をより高くすることができる。ドメインの一部を架橋する方法は、特に限定されるものではなく、例えば架橋剤を添加して溶融混練することによる動的架橋等を挙げることができる。
熱可塑性樹脂組成物Bは、10%変形時の引張応力が好ましくは10MPa以下、より好ましくは1~9MPa、さらに好ましくは1~7MPaであるとよい。10%変形時の引張応力が10MPa以下であることにより、内層の柔軟性を優れたものにすることができる。また、熱可塑性樹脂組成物Bは、-40℃のアイゾット衝撃強度が非破壊であることが好ましく、低温における内層の耐久性を確保することができる。
熱可塑性樹脂組成物Bは、酸素透過係数が好ましくは0.05cm3・mm/(m2・day・mmHg)以下、より好ましくは0.0001~0.02cm3・mm/(m2・day・mmHg)、さらに好ましくは0.0001~0.01cm3・mm/(m2・day・mmHg)である。熱可塑性樹脂組成物Bの酸素透過係数を0.05cm3・mm/(m2・day・mmHg)以下にすることにより、内層の低酸素透過性を優れたものにし、同時に冷媒の透過性を小さくすることができる。本明細書において、酸素透過係数は、後述する実施例に記載のとおり、熱可塑性樹脂組成物を厚さ0.2mmのシートにしたものを試料とし、21℃、50RH%の条件で求めることができる。
熱可塑性樹脂組成物Bのフロン透過係数は、熱可塑性樹脂組成物Aのフロン透過係数より小さいとよい。これにより、ホースが輸送するフロンの透過性を効率的に小さくし、ブリスターの発生を抑制することができる。したがって、外層用熱可塑性樹脂組成物のフロン透過係数は内層用熱可塑性樹脂組成物のフロン透過係数より大きいとよく、外層用熱可塑性樹脂組成物のフロン透過係数と内層用熱可塑性樹脂組成物のフロン透過係数との比[外層/内層]は、好ましくは1.0以上、より好ましくは10以上であるとよい。本明細書において、フロン透過係数は、後述する実施例に記載のとおり、熱可塑性樹脂組成物を厚さ0.2mmのシートにしたものを試料とし、フロンHFO-1234yfを使用し、80℃、72時間の透過量より求めることができる。
一方、熱可塑性樹脂組成物Aの水蒸気透過係数は、熱可塑性樹脂組成物Bの水蒸気透過係数より小さいとよい。これにより、ホース外部から水分が透過・拡散するのを抑制し、ポリアミド系樹脂を含む内層が吸湿するのを防ぎ、フロンの低透過性を維持することができる。したがって、外層用熱可塑性樹脂組成物の水蒸気透過係数は内層用熱可塑性樹脂組成物の水蒸気透過係数より小さいとよく、外層用熱可塑性樹脂組成物の水蒸気透過係数と内層用熱可塑性樹脂組成物の水蒸気透過係数との比[外層/内層]は、好ましくは1.0未満、より好ましくは0.4以下であるとよい。
冷媒輸送用ホースは、少なくとも熱可塑性樹脂組成物Aからなる層を有する外層、補強層、および熱可塑性樹脂組成物Bからなる層を有する内層からなる。冷媒輸送用ホースの外径は、特に制限されないが、例えば、4~30mmであるとよく、その内径は、特に制限されないが、例えば、3~25mmであるとよい。
外層は、熱可塑性樹脂組成物Aからなる層だけで構成されてもよく、或いは他の層と積層されてもよい。外層の厚さは、特に制限されないが、例えば、0.5~4mmであるとよい。
内層は、熱可塑性樹脂組成物Bからなる層だけで構成されてもよく、或いは他の層と積層されてもよい。内層の厚さは、特に制限されないが、例えば、0.2~3mmであるとよい。
冷媒輸送用ホースは、外層および内層の間に補強層を有する。補強層を有することによって、ホースの強度を確保し、耐圧性を優れたものにすることができる。補強層の厚さは、特に制限されないが、例えば、0.3~3mmであるとよい。
補強層を形成しうる補強材料は、特に限定されるものではなく、有機材料、無機材料のいずれでもよい。例えば、有機材料として、ポリマー(繊維材料)が挙げられ、ポリエステル、ポリアミド、アラミド、ビニロン、レーヨン、PBO(ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール)、ポリケトン、ポリアリレート、ポリケトン等が例示される。また、無機材料として、金属が挙げられ、ブラスメッキが施されたワイヤ、亜鉛メッキワイヤー等の硬鋼線が例示される。補強材料は表面処理されたものであってもよい。補強層は、耐疲労性能に優れ、コストパフォーマンスに優れるという観点から、ポリエステル系繊維が好ましい。
補強層(補強材料)の形態としては、例えば、スパイラル構造及び/又はブレード構造に編組されたものが好ましく挙げられる。また、補強層は、1層の補強層または複数の補強層のいずれでもよい。
冷媒輸送用ホースは、外層と補強層の間、および/または、内層と補強層の間に、接着層を介在させるとよい。接着層により、ホースの耐久性をより高くすることができる。接着層は、例えば水系接着剤、溶剤系接着剤、化学反応系接着剤またはホットメルト系接着剤で構成するとよい。
冷媒輸送用ホースは、外層、補強層および内層以外の層として、接着層、バリア層、ゴム層、等を有することができるが、加硫ゴムからなる層を有しないのが好ましい。加硫ゴムからなる層を有しないことにより、加硫工程を省くことができ冷媒輸送用ホースを製造するための工数を減らして生産性を向上することができる。
冷媒輸送用ホースは、その水分透過量が好ましくは1.5mg/(cm2・240h)以下、より好ましくは1.3mg/(cm2・240h)以下であるとよい。冷媒輸送用ホースの水分透過量が1.5mg/(cm2・240h)以下であると、空気中の水分および/または水蒸気が、ホース内部へ透過・拡散するのを抑制し、ポリアミド系樹脂を含む内層が吸湿するのを防ぎ、フロンの低透過性を維持することができる。本明細書において、冷媒輸送用ホースの水分透過量は、温度50℃、相対湿度95%の条件下で、ホースの内表面積1cm2あたり240時間の間に、外面から内面へ透過した水蒸気の質量(mg)をいう。冷媒輸送用ホースの水分透過量は、秤量した乾燥剤を充填し開口部を密閉した冷媒輸送用ホースを、温度50℃、相対湿度95%の雰囲気下に放置し、120時間後から360時間後の乾燥剤の質量の増加量を測定し、240時間分の質量の増加量を試験サンプルの内表面積で除して、水分透過量[mg/(240h・cm2)]を算出した。
冷媒輸送用ホースは、そのフロンHFO-1234yf透過量(以下、「冷媒透過量」と記すことがある。)が好ましくは10kg/(m2・year)以下、より好ましくは3.0kg/(m2・year)以下である。冷媒輸送用ホースの冷媒透過量が3.0kg/(m2・year)以下であると、輸送するフロンが、透過・拡散して外に漏出するのを抑制することができる。本明細書において、冷媒輸送用ホースの冷媒透過量は、80℃の条件下で、ホースの内周面の表面積1m2あたり1年間(8760時間)の間に、内面から外面へ透過した冷媒の質量(kg)をいう。冷媒輸送用ホースの冷媒透過量は、SAE J2064 AUG2015に準拠して測定を行った。長さ1.07mのそれぞれの試験サンプルの中に、試験サンプルの内容積1cm3あたり70%±3%の冷媒(HFO-1234yf)を封入した。この試験サンプルを80℃の雰囲気下に25日放置し、25日期間中の最後の所定期間(5日間~7日間)での質量の減少量(冷媒透過量)を測定し、この減少量を試験サンプルの内表面積で除した数値から、単位換算し冷媒透過量[kg/(m2・year)]を算出した。
冷媒輸送用ホースを製造する方法は、特に制限されるものではなく、例えば調製した熱可塑性樹脂組成物Aを押出成形によって円管状に押出して内層を形成し、その内層の外周面に補強層、任意に接着層を形成し、次いでそれらの外周面に調製した熱可塑性樹脂組成物Bを押出成形によって円管状に押出して外層を形成する製造方法が挙げられる。
以下、実施例によって本発明をさらに説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
表1~2に示す熱可塑性樹脂組成物Aおよび熱可塑性樹脂組成物Bを次の方法にて調製した。まず、ブチル系ゴムをゴムペレタイザー(森山製作所社製)によりペレット状に加工した。表1~2に示す配合からなる熱可塑性樹脂組成物(A-1~A-5、A’-6~A’-8、B-1、B'-2~B'3)に調製するに当たり、表1~2に示す配合比率で二軸混練押出機(株式会社日本製鋼所製)に投入し、235℃で3分間混練した。混練物を押出機から連続的にストランド状に押出し、水冷後、カッターで切断することにより、ペレット状の熱可塑性樹脂組成物Aおよび熱可塑性樹脂組成物Bを得た。動的架橋は二軸混練押出機内で進行する。
得られた内・外層用の熱可塑性樹脂組成物のペレットを、200mm幅T型ダイス付40mmφ単軸押出機(プラ技研社製)を用いて、シリンダー温度およびダイスの温度を熱可塑性樹脂組成物中の融点が最も高い成分の融点より10℃高い温度に設定し、冷却ロール温度50℃、引取り速度3m/分の条件で平均厚み0.2mmのシートおよび2mmのシートを成形した。厚さ0.2mmのシートを切り出し、使用し水蒸気透過係数、酸素透過係数およびフロン透過係数、引張応力、23℃および150℃の引張破断強度、23℃および150℃の引張破断伸びを測定した。また、厚さ2mmのシートを使用し、-40℃のアイゾット衝撃強度を測定した。
上述した内層用の熱可塑性樹脂組成物Bのペレットを、円環状スリットを有するダイス付40mmφ単軸押出機(プラ技研社製)を用いて、シリンダー温度およびダイスの温度を熱可塑性樹脂組成物B中の融点が最も高い成分の融点より10℃高い温度に設定し、厚さが0.8mmになるように円管状の内層を、予め離型剤を塗布したマンドレル上に、押出した。得られた内層の外周に接着剤を塗布すると共に編組機を使用してポリエステル繊維を編組して補強層を形成し、さらに接着剤を塗布した。更にその補強層の外周に、上述した外層用の熱可塑性樹脂組成物Aのペレットを、円環状スリットを有するダイス付40mmφ単軸押出機(プラ技研社製)を用いて、シリンダー温度およびダイスの温度を熱可塑性樹脂組成物A中の融点が最も高い成分の融点より10℃高い温度に設定し、厚さが0.4mmになるように円管状の外層を押出成形した。マンドレルを抜き取ることにより、内層、補強層および外層からなる冷媒輸送用ホース(実施例1~7、比較例1~3)を作製した。なお、いずれの冷媒輸送用ホースも加硫ゴムからなる層を有していない。
得られた冷媒輸送用ホースを使用し、ブリスターの有無、冷媒輸送用ホースの冷媒透過量および水分透過量を測定した。
また、内層用および外層用熱可塑性樹脂組成物、並びに冷媒輸送用ホースの特性は以下の方法により測定した。
(1)外層用熱可塑性樹脂組成物の溶融粘度
熱可塑性樹脂組成物を100℃で4時間事前乾燥し、キャピラリーレオメータ(東洋精機製作所社製)を用い、長さ10mm、内径1mmのキャピラリーを使用し、温度250℃、せん断速度243.2s―1の条件で荷重を検出することにより溶融粘度(Pa・S)の測定を行った。得られた結果を表1に記載した。
(2)内層用および外層用熱可塑性樹脂組成物の水蒸気透過係数
上記で得られた熱可塑性樹脂組成物の厚さ0.2mmのシートを使用し、GTRテック株式会社製水蒸気透過試験機を用いて、温度60℃、相対湿度95RH%の条件で、水蒸気透過係数(単位:g・mm/(m2・24h)を測定した。外層用熱可塑性樹脂組成物の水蒸気透過係数を表1に記載した。内層用熱可塑性樹脂組成物の水蒸気透過係数は、外層用熱可塑性樹脂組成物の水蒸気透過係数との比[外層/内層]を算出し、比[外層/内層]が0.4以下のものを「優」、0.4を超え1.0未満のものを「良」、1.0以上のものを「劣」として、表3,4に記載した。
(3)内層用および外層用熱可塑性樹脂組成物の酸素透過係数
上記で得られた熱可塑性樹脂組成物の厚さ0.2mmのシートを使用し、MOCON社製OXTRAN1/50を用いて、温度21℃、相対湿度50RH%の条件で、酸素透過係数(単位:cm3・mm/(m2・day・mmHg)を測定した。外層用熱可塑性樹脂組成物の酸素透過係数を表1に、内層用熱可塑性樹脂組成物の酸素透過係数を表2に、記載した。
(4)内層用および外層用熱可塑性樹脂組成物のフロン透過係数
上記で得られた熱可塑性樹脂組成物の厚さ0.2mmのシート(以下、「試料シート」という。)を使用し、フロンHFO-1234yfを用いて、フロン透過係数を測定した。ステンレス鋼製カップに、フロンHFO-1234yfをカップ容量の半分まで入れ、そのカップ開口部を覆うように、所定の治具を用いて開口部を試料シートで密封した。この状態で温度80℃、72時間、静置試験を行った。静置試験の前後で、試料シートで密封したフロン入りカップの質量を測定し、フロンが減少した質量を求め、フロン透過係数(単位:g・mm/(72h・cm2)を算出した。得られた結果は、外層用熱可塑性樹脂組成物のフロン透過係数と内層用熱可塑性樹脂組成物のフロン透過係数との比[外層/内層]を算出し、比[外層/内層]が10を超えるものを「優」、1.0を超え10以下のものを「良」、1.0以下のものを「劣」として、表3,4に記載した。
(5)内層用および外層用熱可塑性樹脂組成物の引張試験特性
上記で得られた熱可塑性樹脂組成物の厚さ0.2mmのシートを使用し、JIS 3号ダンベル形状に打ち抜き、JIS K6251「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム-引張特性の求め方」に規定されている測定方法に準拠し、引張速度500mm/分で、23℃および150℃における引張試験を行った。得られた応力ひずみ曲線から、23℃における10%変形時の引張応力、引張破断強度、引張破断伸び、および150℃における引張破断強度、引張破断伸びを測定した。得られた結果は、表1,2に記載した。
(6)内層用および外層用熱可塑性樹脂組成物のアイゾット試験特性
上記で得られた熱可塑性樹脂組成物の厚さ2mmのシートを使用し、JIS K7110を参照し、長さ63.5mm、幅10mm、厚さ2mmのノッチ付の試験片に加工し、-40℃でアイゾット衝撃試験を行った。得られた結果を、表1,2に記載した。なお、アイゾット衝撃試験を行ってもノッチ付試験片が破壊しなかったとき、表中、「NB」と記載した。
(7)冷媒輸送用ホースのブリスター
上記で得られた冷媒輸送用ホースを観察し、ブリスターの有無を評価した。得られた結果を、表3,4に記載した。
(8)冷媒輸送用ホースの柔軟性
冷媒輸送用ホースを図2に例示するように、長手方向の一方端部をクランプなどの固定具によって固定し、固定位置から所定長さL(120+ホース外径/2)×π[mm])だけ離間したところにバネ秤を取り付けて引張り、破線で示す状態から実線で示す状態に冷媒輸送用ホースを半円弧状に屈曲させる。そして、ホース内側半径Rが120mmの屈曲状態において、水平方向に引張っているバネ秤によって計測される引張り力F(単位:N)を求めた。得られた結果は、比較例1の値を100とする指数として、表3,4に記載した。なお、比較例3のホースは、内層および外層の厚みが、他のホースと相違するため、この評価を行わなかった。
(9)冷媒輸送用ホースの冷媒透過量
SAE J2064 AUG2015に準拠して冷媒輸送用ホースの冷媒透過量を測定した。冷媒輸送用ホースを1.07mの長さに切り、試験サンプルとし、内容積1cm3あたり70%±3%の冷媒(フロンHFO-1234yf)を封入した。この試験サンプルを80℃の雰囲気中に25日静置し、25日期間中の最後の所定期間(5日間~7日間)での1日(24時間)当たりの質量の減少量(冷媒透過量)を測定した。この減少量を試験サンプルの内表面積で除して、1年間(8760時間)当たりの冷媒輸送用ホースの冷媒透過量(単位:kg/(m2・year))を算出した。冷媒透過量の数値が小さい程、耐冷媒透過性に優れていることを意味する。冷媒透過量が3kg/(m2・year)以下であれば、実用上十分な耐冷媒透過性を有していると評価できる。得られた結果を、冷媒透過量が3.0kg/(m2・year)以下のものを「優」、3.0kg/(m2・year)を超え10kg/(m2・year)以下のものを「良」、10kg/(m2・year)を超えるものを「劣」として、表3,4に記載した。
(10)冷媒輸送用ホースの水分透過量
冷媒輸送用ホースを50℃のオーブンに5時間静置した後、この試験サンプルに内容積の80%に相当する体積の乾燥剤を充填し密封した。この試験サンプルを50℃、湿度95RH%の雰囲気下に静置し、120時間後から360時間後の乾燥剤の質量の増加量を測定した。得られた240時間分の質量の増加量(単位:mg)を、試験サンプルの内表面積(単位:cm2)で除して、冷媒輸送用ホースの水分透過量(単位:mg/(cm2・240h))を算出した。得られた結果を、水分透過量が1.3mg/(cm2・240h)以下のものを「優」、水分透過量が1.3mg/(cm2・240h)を超え1.5mg/(cm2・240h)以下のものを「良」、1.5mg/(cm2・240h)を超えるものを「劣」として、表3,4に記載した。
Figure 0007587192000001
Figure 0007587192000002
表1,2において使用した原材料の種類を下記に示す。
・樹脂a-1:プロピレンホモポリマー、プライムポリマー社製プライムポリプロJ108M、融点165℃
・樹脂a-2:プロピレン・エチレンランダムコポリマー、日本ポリプロ社製ノバテックMG05ES、融点147℃
・樹脂a-3:プロピレン・エチレンブロックコポリマー、日本ポリプロ社製ノバテックBC06C、融点165℃
・樹脂b-1:ポリアミド6、宇部興産社製ナイロン6「UBEナイロン」1011FB、融点225℃
・樹脂b-2:ポリアミド12、宇部興産社製ナイロン12「UBESTA」(登録商標)3012U、融点176℃
・樹脂b-3:ポリアミド612、宇部興産社製ナイロン6/12共重合体「UBEナイロン」7024B、融点201℃
・エラストマーa:臭素化ブチルゴム、エクソンモービル・ケミカル社製「Exxon Bromobutyl2255」
・エラストマーb:臭素化イソブチレンパラメチルスチレン共重合ゴム、エクソンモービル・ケミカル社製「EXXPRO」(登録商標)3745
・酸化亜鉛:正同化学工業社製酸化亜鉛3種
・架橋剤:Solutia社製N-フェニル-N’-(1,3-ジメチルブチル)-p-フェニレンジアミン「SANTOFLEX」(登録商標)6PPD
・粘度安定剤:ステアリン酸カルシウム、堺化学工業社製ステアリン酸カルシウムSC-PG
Figure 0007587192000003
Figure 0007587192000004
表3,4において使用した原材料の種類を下記に示す。
・外層を構成する熱可塑性樹脂組成物A-1~A-5、A’-6~A’-8:表1を参照
・PET繊維:ポリエチレンテレフタレート繊維
・接着剤-1:酸変性ポリオレフィン系接着剤
・接着剤-2:湿気硬化ウレタン接着剤
・内層を構成する熱可塑性樹脂組成物B-1、B’-2、B’-3:表2を参照
表3から明らかなように実施例1~7の冷媒輸送用ホースは、水蒸気透過性、フロン透過性が小さく、ホースが柔軟で軽量であることが確認された。なお、実施例7の冷媒輸送用ホースは、内層を構成する樹脂組成物(B’-2)が、エラストマーbが51質量%未満であるので、ホースの柔軟性の改良効果がやや小さい傾向にある。
表4から明らかなように比較例1の冷媒輸送用ホースは、外層を構成する樹脂組成物(A’-6)において、エラストマーaが51質量%未満であるので、ホースの柔軟性が実施例1~7よりも劣る。
比較例2の冷媒輸送用ホースは、外層を構成する樹脂組成物(A’-7)において、熱可塑性樹脂aが、ポリオレフィン系樹脂の代わりにポリアミド系樹脂を含むので、水蒸気透過が劣る。
比較例3の冷媒輸送用ホースは、外層を構成する樹脂組成物(A’-8)において、熱可塑性樹脂aが、ポリオレフィン系樹脂の代わりにポリアミド系樹脂を含むと共に、内層を構成する樹脂組成物(B’-3)において、熱可塑性樹脂bが、ポリアミド系樹脂の代わりにポリオレフィン系樹脂を含むので、冷媒透過量が劣る。
1 冷媒輸送用ホース
2 内層
3 補強層
4 外層

Claims (14)

  1. 少なくとも外層、補強層および内層からなり、加硫ゴムからなる層を有しない冷媒輸送用ホースであって、
    前記外層が少なくとも熱可塑性樹脂組成物Aからなる層を有し、前記内層が少なくとも熱可塑性樹脂組成物Bからなる層を有してなり、
    熱可塑性樹脂組成物Aが、熱可塑性樹脂aをマトリックス、エラストマーaをドメインとする海島構造を有し、熱可塑性樹脂aが少なくともポリオレフィン系樹脂を含み、エラストマーaが少なくともブチル系エラストマーを含み、熱可塑性樹脂組成物Aの100質量%中、エラストマーaが51~81質量%であると共に、
    熱可塑性樹脂組成物Bが、熱可塑性樹脂bをマトリックス、エラストマーbをドメインとする海島構造を有し、熱可塑性樹脂bが少なくともポリアミド系樹脂を含み、エラストマーbが少なくともブチル系エラストマーを含み、前記熱可塑性樹脂組成物Bの100質量%中、エラストマーbが45~60質量%である、冷媒輸送用ホース。
  2. 前記熱可塑性樹脂組成物Bのフロン透過係数が、前記熱可塑性樹脂組成物Aのフロン透過係数より小さい、請求項に記載の冷媒輸送用ホース。
  3. 前記熱可塑性樹脂組成物Aの水蒸気透過係数が、前記熱可塑性樹脂組成物Bの水蒸気透過係数より小さい、請求項1または2に記載の冷媒輸送用ホース。
  4. 前記熱可塑性樹脂aが少なくともポリプロピレン樹脂を含み、エラストマーaが少なくともハロゲン化ブチルゴムを含む、請求項1~のいずれかに記載の冷媒輸送用ホース。
  5. 前記熱可塑性樹脂bが少なくともポリアミド6樹脂を含み、エラストマーbが少なくともハロゲン化イソブチレンパラメチルスチレン共重合ゴムを含む、請求項1~のいずれかに記載の冷媒輸送用ホース。
  6. 前記熱可塑性樹脂組成物Aのドメインの一部、および/または、前記熱可塑性樹脂組成物Bのドメインの一部が架橋している、請求項1~のいずれかに記載の冷媒輸送用ホース。
  7. 前記外層と補強層の間、および/または、前記内層と補強層の間に、水系接着剤、溶剤系接着剤、化学反応系接着剤またはホットメルト系接着剤が介在してなる、請求項1~のいずれかに記載の冷媒輸送用ホース。
  8. 前記熱可塑性樹脂組成物Aの250℃、せん断速度243.2s―1における溶融粘度が1000Pa・s以下である、請求項1~のいずれかに記載の冷媒輸送用ホース。
  9. 前記熱可塑性樹脂aが、150℃以上の融点を有する熱可塑性樹脂を1種以上含み、前記熱可塑性樹脂bが、200℃以上の融点を有する熱可塑性樹脂を1種以上含む、請求項1~のいずれかに記載の冷媒輸送用ホース。
  10. 前記熱可塑性樹脂組成物Aの10%変形時の引張応力が1MPa以上10MPa以下、水蒸気透過係数が1.0~3.0g・mm/(m2・24h)である、請求項1~のいずれかに記載の冷媒輸送用ホース。
  11. 前記熱可塑性樹脂組成物Bの10%変形時の引張応力が1MPa以上10MPa以下、酸素透過係数が0.0001~0.02cm3・mm/(m2・day・mmHg)である、請求項1~10のいずれかに記載の冷媒輸送用ホース。
  12. 前記熱可塑性樹脂組成物Aの23℃における引張破断強度が3MPa以上10MPa以下23℃における引張破断伸びが200%以上605%以下である、請求項1~11のいずれかに記載の冷媒輸送用ホース。
  13. 前記熱可塑性樹脂組成物Aの150℃における引張破断強度が0.4MPa以上0.5MPa以下、150℃における引張破断伸びが50%以上821%以下である、請求項1~12のいずれかに記載の冷媒輸送用ホース。
  14. 前記熱可塑性樹脂組成物Aおよび熱可塑性樹脂組成物Bの-40℃のアイゾット衝撃強度が非破壊である、請求項1~13のいずれかに記載の冷媒輸送用ホース。
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