KR20020011892A - 차량용 연료관 - Google Patents
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Abstract
차량에 액체, 특히 차량용 연료를 이송하는 다층 튜브는 나일론 12로 구성된 외층과, 에틸렌-비닐 알콜 공중합체로 구성된 중간층과, 나일론 6 또는 나일론 12로 구성되며 최대 30 중량%의 전도성 탄소 분말 또는 흑연 원섬유와 결합되는 전기 전도성 내층을 갖도록 압출된다.
Description
본 발명은 차량용 연료관에 관한 것으로, 보다 구체적으로 말하자면 공동 압출된 형태, 특히 연료관이 폴리아미드 12(나일론 12)로 구성된 외층과, 에틸렌-비닐 알콜 공중합체로 구성된 중간층과, 예컨대 폴리아미드 6(나일론6)과 같은 폴리아미드(나일론)로 구성된 내층을 포함하는 형태의 다층 연료관에 관한 것이다.
독일 특허 제40 01 125 C1호는, 중간층이 탄화수소 침투 방벽으로서 작용하여 탄화수소가 연료로부터 외층으로 확산되는 것을 방지하는 형태의 차량용 연료관을 개시하고 있다.
차량의 용례에 있어서, 연료관의 내부는 허용할 수 없는 수준으로 정전기적으로 충전되어 있는 것으로 판명되었다. 추가로, 이전의 다층 연료관 튜브의 내측 부분은 염화아연에 대한 저항성이 없으며, 이 염화아연은 아연 함유 다이캐스트 부품 상에 형성될 수 있다. 초기의 튜브에 있어서, 아연 함유 체결구로 조립된 경우, 관에 대한 손상이 발생할 수 있고, 노화 효과(aging effect)는 더욱 뚜렷해지고, 응력 부식이 발생할 수 있었다.
이러한 형태의 연료관은 독일 특허 제40 01 125 C1와 부분적으로 일치하는 미국 특허 제5,076,329호, 제5,167,259호, 제5,390,705호 및 제5,476,120호에도 개시되어 있다.
전기 전도성이 있는 어떤 천연 고상 중합체가 예컨대 탄소 분말(carbon black) 또는 탄소 섬유 등과 같은 어떤 전도성 물질을 첨가함으로써 전도성을 얻을 수 있다는 교시는 Rompp Chemie Lexikon Vol 2, Georg Thieme Verlag Stuttgart, 9판(1990년) 1110 내지 1113 페이지에도 언급되어 있다. 그러나, 그로 인해 얻은 전기 전도성 중합체는 너무 깨지기 쉬우며, 공동 압출된 다층 관, 특히 차량의 연료관용 튜브의 조립체로 이용하기에는 연성이 불충분하다.
본 발명의 주목적은, 정전기적 충전과 염화아연에 대한 민감성으로부터 발생되는 문제점을 제거할 수 있는, 전술한 목적을 위한 연료관을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 연성과 강도를 유지하고, 아연 함유 체결구를 이용하는 경우에도 부식을 촉진하지 않거나 용이하게 부식되지 않으며, 종래의 동시 압출된 튜브의 단점이 없는 차량용의 개선된 다층 연료관을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 탄화수소 연료에 의한 손상에 대한 저항성이 있고, 튜브를 통한 확산에 의해 열화되지 않으며, 튜브와 함께 사용되는 체결구로부터의 염화아연에 대하여 이제까지의 경우보다 덜 민감한 저렴한 튜브를 제공하는 것이다.
도 1은 내층이 전도성 나일론 6으로 구성되며 차량용 연료관으로서 이용되도록 공동 압출된 튜브를 통하여 도시한 단면도.
도 2는 내층이 전도성 나일론 6이며 접착층 또는 접착 촉진층이 마련되지 않은 튜브를 통하여 도시한 단면도.
도 3은 내층으로서 전도성 나일론 6을 활용하며 접착층 또는 접착 촉진층이 마련되어 있는 공동 압출된 튜브를 통하여 도시한 단면도.
도 4는 내층으로서 전도성 나일론 12를 활용하는 차량용 연료관을 통하여 도시한 단면도.
도 5는 비전도성 나일론 12로 구성된 추가의 층이 전도층에 직접 인접하게 마련되는 연료관을 통하여 도시한 단면도.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
1 : 외층
2 : 중간층
3 : 내층
4 : 접착층
5 : 추가의 층
이들 목적은, 내층이 전기 전도성 및 염화아연에 대한 저항성을 갖도록 내층을 구성하는 폴리아미드 6의 층에 30 중량%에 이르는 전도성 탄소 분말 또는 흑연 원섬유(graphite fibrils)를 첨가할 때, 달성할 수 있다는 것을 발견하였다. 그 내층이 폴리아미드 12인 경우, 내층은 최대 30 중량%의 전도성 탄소 분말 또는 흑연 원섬유를 첨가함으로써 전도성을 갖게 된다. 특히, 본 발명에 따라 액체, 특히 차량용 연료를 이송하기 위한 다층 튜브는
나일론 12로 구성되는 외층과,
상기 외층과 동시 압출되며 에틸렌-비닐 알콜 공중합체로 구성되는 중간층과,
상기 외층 및 중간층과 동시 압출되며 나일론 6과 나일론 12로 이루어진 군으로부터 선택된 나일론으로 구성되는 전기 전도성 내층으로서, 상기 내층에 전기 전도성을 부여하기에 효과적인 양으로, 전도성 탄소 분말 및 흑연 원섬유로 구성되는 군으로부터 선택되는 최대 30 중량%의 하나 이상의 전도성 물질이 합성되는 것인 내층
을 포함한다.
바람직하게는, 튜브는 차량용 연료관을 형성하며, 내층은 염화아연에 대한 나일론 내층의 저항성을 개선하기에 충분한 적어도 0.1 중량%의 전도성 물질을 함유한다.
본 발명은, 폴리아미드 6(나일론 6)에 최대 30 중량%의 전도성 탄소 분말, 또는 흑연 섬유 또는 원섬유를 첨가함으로써, 나일론 6으로 구성된 내층이 충분한 전도성과 염화아연에 대한 충분한 저항성을 가지며, 그에 따라 튜브를 차량용 가솔린 및 디젤 연료용으로 매우 효과적으로 이용할 수 있다는 발견을 기초로 한다. 놀랍게도, 내층에 전도성을 부여하는 첨가물은 염화아연(ZnCl2)에 대한 저항성에도기여하는 것을 발견하였다.
본 발명은 나일론 6 뿐 아니라, 자연 상태에서 전도성 탄소 분말 및/또는 흑연 원섬유를 첨가하기 전에 염화아연에 대해 어느 정도 저항성이 있는 나일론 12에도 적용될 수 있다.
본 발명의 특징에 따르면, 외층과 에틸렌-비닐 알콜 공중합체의 중간층 사이 및/또는 이 중간층과 내층 사이에는, 각각 추가의 나일론 6 또는 나일론 12의 층이 마련될 수 있고, 이 층에는 최대 30 중량%의 전도성 탄소 분말 및/또는 흑연 원섬유를 첨가함으로써 염화아연에 대한 저항성과 전기 전도성이 부여될 수 있다. 외층과 중간층 사이, 그리고 중간층과 내층 사이의 층의 폴리아미드는 내층의 폴리아미드와 동일하거나 균등한 폴리아미드 화합물일 수 있다. 예컨대, 상기 폴리아미드는 폴리아미드 6 또는 폴리아미드 6 화합물(PA-6C)일 수 있다.
각 층의 중합체가 서로 불량하게 접착되는 경우, 점착성의 접착 특성 또는 접착 촉진 특성이 있는 접착층 또는 중합체가 그 사이에 마련될 수 있다.
예컨대, 이러한 접착층(전술한 특허 참조)은, 외층과 다음의 가장 인접한 내층(즉, 중간층, 또는 외층과 중간층 사이의 층) 사이에, 또는 내층과 다음의 가장 인접한 중합체 층(즉, 중간층, 또는 그 중간층과 내층 사이의 추가의 층) 사이에 마련될 수 있다.
적합한 접착 촉진층은 하나 또는 그 이상의 군으로 구성된 폴리올레핀, 특히 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌계 화합물로 구성될 수 있다. 폴리아미드 12가 내층용으로 이용될 때, 이 내층은 접착층과 인접할 수 있고, 임의의 나일론 12의 추가의 층도 하나 또는 두 개의 접착층과 접촉할 수 있으며, 전기 전도성이 없는 추가의 나일론 12의 층이 마련될 수 있다.
공동 압출된 튜브의 전체 벽두께는 0.8 내지 2.0㎜ 사이일 수 있고, 바람직하게는 전체 벽두께의 30 내지 60%가 중간층의 외측에 놓이는 튜브의 부분으로 구성될 수 있다. 중간층의 벽두께는 전체 벽두께의 5 내지 25%일 수 있고, 중간층의 내측에 있는 튜브의 부분은 전체 벽두께의 25 내지 55%를 점유해야 한다.
전술한 목적과, 그 외의 목적, 특징 및 장점은 첨부 도면을 참고로 하는 이하의 설명으로부터 용이하게 이해할 수 있다.
본 발명에 따라 예시된 모든 실시예에서, 가솔린 또는 디젤 연료를 위한 차량의 연료관으로서 이용되는 동시 압출된 다층 튜브는 나일론 12의 외층(1)과, 탄화수소 침투 장벽을 형성하는 에틸렌-비닐 알콜 공중합체(EVAL)의 중간층(2)과, 폴리아미드 또는 나일론의 내층(3)으로 구성된다.
도 1 내지 도 3의 실시예에서는, 내층이 나일론 6으로 구성되는 반면에, 도 4 및 도 5의 실시예에서는 내층이 나일론 12로 구성된다. 각각의 경우에, 내층은 전기 전도성이 있으며(PA6* 또는 PA12*), 길이가 0.1㎜ 내지 10㎜ 범위에 있고 직경이 1㎛ 내지 1㎜ 사이의 범위에 있을 수 있는 전도성 탄소 분말 또는 흑연 원섬유를 최대 30 중량%로 나일론에 첨가함으로서 전도성이 얻어진다. 요구되는 전도성 첨가물의 최소량은, 정전기적 전하를 소산시키고 내층의 염화아연에 대한 저항성을 증가시키기에 충분한 전도성을 층에 제공할 수 있는 양이다.
이 최소의 양은 0.1 중량%인 것을 알았다.
도 1의 실시예에서, 외층(1)과 중간층(2) 사이에는 전술한 바와 같은(전술한 특허 참조) 기능기가 있는 폴리올레핀의 접착층(4)과, 내층, 즉 PA6* 또는 전기 전도성 나일론 6의 조성에 상응하는 조성의 추가의 층(5)이 마련된다.
유사한 동시 압출된 튜브가 도 2에 도시되어 있지만, 접착층(4)은 생략되고, 전도성 나일론 6 또는 비전도성 나일론 6(즉, 전도성 첨가물이 없는 나일론 6)의 추가의 층(5)이 마련된다.
특히 도 2에 있어서, 외부의 나일론 12의 층과 중간층 사이의 추가의 층(5)은 전도성 또는 비전도성의 폴리아미드 6 화합물(PA6C)로 구성된 나일론 6의 층일 수 있다. 전기 전도성인 경우, 추가의 층은 30 중량%에 이르는 전도성 탄소 분말 및/또는 흑연 원섬유를 함유한다. 중간층(2)과 내층(3) 사이에는 PA6C 또는 PA6의 추가의 층(5)이 마련되며, 이 층은 전도성 탄소 분말 또는 흑연 원섬유를 함유하여 전도성을 얻을 수 있지만, 예시된 실시예에서는 비전도성이다.
도 3의 실시예에서, 외층(1)은 접착층(4)과 폴리아미드 6의 추가의 층(5)에 의하여 중간층으로부터 떨어져 있다. 또한, 중간층(2)과 내층(3) 사이에는 역시 나일론 6의 추가의 층(5)이 마련되어 있다.
도 4에 있어서, 외층(1)과 중간층(2) 사이, 그리고 중간층(2)과 내층(3) 사이에는 각각 접착 촉진층(4)이 마련되어 있다.
도 5의 튜브는, 내층(3)과 그 바로 외측에 있는 접착 촉진층(4) 사이에 비전도성 나일론 12의 층(6)이 있다는 점에서만 도 4의 튜브와 다르다. 각 층의 벽두께를 이하의 표 1에 기재한다.
도 1 | 도 2 | 도 3 | 도 4 | 도 5 |
0.3 ㎜ PA 12 | 0.3 ㎜ PA 12 | 0.3 ㎜ PA 12 | 0.40 ㎜ PA 12 | 0.35 ㎜ PA 12 |
0.05 ㎜ HV | 0.05 ㎜ HV | 0.05 ㎜ HV | 0.05 ㎜ HV | |
0.05 ㎜ PA 6* | 0.10 ㎜ PA 6C | 0.05 ㎜ PA 6 | ||
0.15 ㎜ EVAL | 0.15 ㎜ EVAL | 0.15 ㎜ EVAL | 0.15 ㎜ EVAL | 0.15 ㎜ EVAL |
0.35 ㎜ PA 6C | 0.35 ㎜ PA 6 | 0.30 ㎜ HV | 0.05 ㎜ HV | |
0.30 ㎜ PA 12 | ||||
0.45 ㎜ PA 6* | 0.10 ㎜ PA 6* | 0.10 ㎜ PA 6* | 0.10 ㎜ PA 12* | 0.10 ㎜ PA 12* |
본 발명에 따르면, 정전기적 충전과 염화아연에 대한 민감성으로부터 발생되는 문제점을 제거할 수 있는 연료관을 제공할 수 있다.
또한, 연성과 강도를 유지하고, 아연 함유 체결구를 이용하는 경우에도 부식을 촉진하지 않거나 용이하게 부식되지 않는 차량용의 개선된 다층 연료관을 제공할 수 있다.
또한, 탄화수소 연료에 의한 손상에 대한 저항이 있으며, 튜브를 통한 확산에 의해 열화되지 않으며, 튜브와 함께 사용되는 체결구로부터의 염화아연에 그다지 민감하지 않은 저렴한 튜브를 제공하는 것이다.
Claims (20)
- 나일론 12로 구성된 외층과,상기 외층과 동시 압출되며 에틸렌-비닐 알콜 공중합체로 구성되는 중간층과,상기 외층 및 중간층과 동시 압출되며 나일론 6 및 나일론 12로 이루어진 군으로부터 선택되는 나일론으로 구성되는 전기 전도성의 내층으로서, 상기 내층에 전기 전도성을 부여하기에 효과적인 양으로, 전도성 탄소 분말 및 흑연 원섬유로 구성되는 군으로부터 선택되는 최대 30 중량%의 하나 이상의 전도성 물질이 합성되는 것인 내층을 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 이송용 다층 튜브.
- 제1항에 있어서, 상기 다층 튜브는 차량용 연료관을 형성하며, 상기 내층은 염화아연(ZnCl2)에 대한 상기 나일론 내층의 저항성을 개선하기에 충분한 0.1 중량% 이상의 전도성 물질을 함유하는 것을 특징으로 하는 액체 이송용 다층 튜브.
- 제2항에 있어서, 상기 내층은 나일론 6의 층인 것을 특징으로 하는 액체 이송용 다층 튜브.
- 제2항에 있어서, 상기 내층은 나일론 12의 층인 것을 특징으로 하는 액체 이송용 다층 튜브.
- 제2항에 있어서, 상기 중간층의 외측에 하나 이상의 추가의 나일론 함유 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 이송용 다층 튜브.
- 제5항에 있어서, 상기 추가의 나일론 함유 층은 상기 내층과 동일한 나일론으로 구성되는 것을 특징으로 하는 액체 이송용 다층 튜브.
- 제6항에 있어서, 상기 추가의 나일론 층은 폴리아미드 6 화합물로 구성되는 것을 특징으로 하는 액체 이송용 다층 튜브.
- 제6항에 있어서, 상기 추가의 나일론 층은 전기 전도성이 있으며, 전도성 탄소 분말과 흑연 원섬유로 구성되는 군으로부터 선택된 하나 이상의 전도성 물질을 최대 30 중량% 함유하는 것을 특징으로 하는 액체 이송용 다층 튜브.
- 제2항에 있어서, 상기 중간층과 외층 사이에 하나 이상의 접착 촉진층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 이송용 다층 튜브.
- 제9항에 있어서, 상기 접착 촉진층은 기능기가 있는 폴리올레핀으로 구성되는 것을 특징으로 하는 액체 이송용 다층 튜브.
- 제10항에 있어서, 상기 폴리올레핀은 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌인 것을 특징으로 하는 액체 이송용 다층 튜브.
- 제2항에 있어서, 상기 중간층과 상기 내층 사이에 하나 이상의 접착 촉진층을 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 이송용 다층 튜브.
- 제2항에 있어서, 상기 중간층과 상기 내층 사이에 추가의 나일론 층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 이송용 다층 튜브.
- 제13항에 있어서, 상기 추가의 나일론 층은 상기 내층과 동일한 나일론으로 구성되는 것을 특징으로 하는 액체 이송용 다층 튜브.
- 제14항에 있어서, 상기 추가의 나일론 층은 전기 전도성이 있으며, 전도성 탄소 분말과 흑연 원섬유로 구성되는 군으로부터 선택된 하나 이상의 전도성 물질을 최대 30 중량% 함유하는 것을 특징으로 하는 액체 이송용 다층 튜브.
- 제2항에 있어서, 상기 튜브는 전체 벽두께가 0.8 내지 2.0㎜인 것을 특징으로 하는 액체 이송용 다층 튜브.
- 제2항에 있어서, 전체 벽두께의 30 내지 60%는 상기 중간층의 외측에 있는 것을 특징으로 하는 액체 이송용 다층 튜브.
- 제2항에 있어서, 상기 중간층은 상기 튜브의 전체 벽두께의 5 내지 25%의 두께를 차지하는 것을 특징으로 하는 액체 이송용 다층 튜브.
- 제2항에 있어서, 상기 튜브의 전체 벽두께의 25 내지 55%는 상기 중간층의 외측에 있는 것을 특징으로 하는 액체 이송용 다층 튜브.
- 제2항에 있어서, 상기 외층과 중간층의 사이, 그리고 상기 중간층과 내층의 사이에 접착 촉진층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 이송용 다층 튜브.
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