WO2011104927A1

WO2011104927A1 - 自動車燃料用インタンクチューブおよびその製法

Info

Publication number: WO2011104927A1
Application number: PCT/JP2010/068635
Authority: WO
Inventors: 和孝片山; 幸治水谷; 啓太浅井; 徳則小林
Original assignee: 東海ゴム工業株式会社
Priority date: 2010-02-26
Filing date: 2010-10-21
Publication date: 2011-09-01
Also published as: JP2011178207A

Abstract

　燃料タンク２内に配設され、燃料タンク２の変位および燃料ポンプ５の振動を吸収する構成を備えた単層構造の自動車燃料用インタンクチューブ１である。そして、上記自動車燃料用インタンクチューブ１が、比重０．９５０以上の高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を主成分とする樹脂材料からなり、かつ、下記の耐圧特性（Ｘ）を備えている。（Ｘ）試験液〔Ｆｕｅｌ　Ｃ：メタノール＝８５：１５（容量基準）〕中に８０℃で１６８時間浸漬したインタンクチューブ内に、加圧媒体としてシリコンオイルを充填し、インタンクチューブの両端を試験用パイプで塞ぎ、昇圧速度１．０ＭＰａ／ｍｉｎで、室温にて耐圧試験を行い、インタンクチューブが破裂するか、もしくは試験用パイプが抜けた時の圧力（破壊圧力）が２．５ＭＰａ以上である。

Description

自動車燃料用インタンクチューブおよびその製法

　本発明は、燃料タンク内に配設され、燃料タンクの変位および燃料ポンプの振動等を吸収するための蛇腹構造を備えた自動車燃料用インタンクチューブ（以下、適宜「インタンクチューブ」と略する。）およびその製法に関するものである。

　一般に、自動車の燃料配管系においては、エンジンを稼働させる際に必要となる燃料〔ガソリン、アルコール添加ガソリン（ガソホール）等〕を、随時、燃料タンク内から吸い上げて供給する機構となっている。このとき、上記燃料の吸い上げは、燃料タンク内に常設されているポンプ（燃料ポンプという）により行われる。そして、上記燃料タンク内で、燃料ポンプと連結されているホースを、インタンクチューブといい、このホースも、上記燃料ポンプと同様に、燃料タンク内に常設されている。ここで、図１は、上記燃料タンク内部の様子を模式的に示したものであり、１がインタンクチューブ(１′は、ディーゼル車の場合に通常設けられるリターン側のインタンクチューブであり、インタンクチューブ１と同等のものである）、２が燃料タンク、３が燃料、４がフィルター、５が燃料ポンプ、６がジェットポンプ、７がポリオキシメチレン（ＰＯＭ）製のハウジング、８がバネである。すなわち、燃料タンク２内の燃料３は、フィルター４を通過し、燃料ポンプ５によってインタンクチューブ１内に送り込まれ、そのまま、エンジン等の外部燃料回路に送られる。そして、上記インタンクチューブ１等を擁するハウジング７は、燃料タンク２の熱膨張による変形に対応すべく、バネ８が設けられている。また、上記インタンクチューブ１も、燃料タンク２の膨張による変形やポンプの振動吸収に対応すべく、通常、図示のように蛇腹構造となっている。なお、リターン側の燃料３は、ジェットポンプ６のベンチュリー効果によりハウジング７内に戻される。

　ところで、上記インタンクチューブ１は、上述のような状態で設けられているのであるが、その使用態様に起因し、上記ガソリン３が酸化されて生成するサワーガソリンに対する耐性（耐サワーガソリン性）が、ホースの内周面はもとより、ホースの外周面に対しても求められる。そのため、従来では、ホース全体を、ポリアミド１１（ＰＡ１１）、ポリアミド１２（ＰＡ１２）等のような、耐サワーガソリン性等に優れた材料で形成することにより、これらの要求に応えるよう対処してきた（例えば、特許文献１参照）。

特開平７－１１８３４９号公報

　ところで、上記図１に示したインタンクチューブ１と、燃料ポンプ５とは、通常、図２に示すようなコネクタ１０で連結されている。コネクタ１０の圧入部１１は、インタンクチューブ１の端部に圧入することによりインタンクチューブ１と連結され、コネクタ１０の係合部１２は、燃料ポンプ５の被係合部と係合することにより連結されている。ところで、近年、アルコール添加ガソリンが使用される傾向にあり、ガソリンの熱量不足が生じており、その燃料不足を補うために、インタンクチューブを大口径化し、アルコール添加ガソリンの流量をアップさせる傾向にある。しかしながら、インタンクチューブの大口径化による耐圧性能の低下や、燃料ポンプの圧力等によって、インタンクチューブ１の端部がコネクタ１０の圧入部１１から抜ける等の大きな問題が生じている。

　本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、耐圧性能に優れたインタンクチューブおよびその製法の提供をその目的とする。
課題を解決するための手段

　上記の目的を達成するため、本発明は、燃料タンク内に配設され、燃料タンクの変位および燃料ポンプの振動を吸収する構成を備えた単層構造の自動車燃料用インタンクチューブであって、上記自動車燃料用インタンクチューブが、比重０．９５０以上の高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を主成分とする樹脂材料からなり、かつ、下記の耐圧特性（Ｘ）を備える自動車燃料用インタンクチューブを第１の要旨とする。
（Ｘ）試験液〔Ｆｕｅｌ　Ｃ：メタノール＝８５：１５（容量基準）〕中に８０℃で１６８時間浸漬したインタンクチューブ内に、加圧媒体としてシリコンオイルを充填し、インタンクチューブの両端を試験用パイプで塞ぎ、昇圧速度１．０ＭＰａ／ｍｉｎで、室温にて耐圧試験を行い、インタンクチューブが破裂するか、もしくは試験用パイプが抜けた時の圧力（破壊圧力）が２．５ＭＰａ以上である。

　また、本発明は、燃料タンク内に配設され、燃料タンクの変位および燃料ポンプの振動を吸収する構成を備えた単層構造の自動車燃料用インタンクチューブの製法であって、比重０．９５０以上の高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を主成分とする樹脂材料をチューブ形状に押し出す工程と、チューブを電子線照射する工程と、電子線照射されたチューブに対して，上記ＨＤＰＥのガラス転移温度（Ｔｇ）以上、融点未満の温度で熱処理する工程とを備える自動車燃料用インタンクチューブの製法を第２の要旨とする。

　すなわち、本発明者らは、耐圧性能に優れたインタンクチューブを得るため、鋭意研究を重ねた。その研究の過程で、インタンクチューブの形成材料として、比重０．９５０以上の高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を用い、これを電子線照射により架橋して用いることを想起したが、電子線照射のみでは充分な架橋効果が得られなかった。そこで、さらに実験を重ねた結果、電子線照射後に熱処理を行うと、架橋が充分に進み、耐圧性能に優れたインタンクチューブが得られることを見いだし、本発明に到達した。その理由は、以下のように考えられる。すなわち、比重０．９５０以上の高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）に対して電子線照射を行うと、電子線のエネルギーによりラジカルが発生し、架橋が進み、強度がアップし、耐熱性も向上する。このポリマーラジカルは寿命が長いため、先の電子線照射だけでは、未反応ラジカルが多く残存している。このため、加熱することにより、ラジカルが自由に動きまわれる非晶部（ガラス状部）において、架橋が促進し、インタンクチューブ全体の強度や耐圧性が高くなる。しかし、融点以上の温度で熱処理すると、結晶部でも架橋が起こり、この生成架橋物の存在により、結晶部の結晶状態が乱され、その結晶化度が下がるため、逆に耐圧性能等が低下してしまうのである。

　以上のように、本発明のインタンクチューブは、電子線照射後に、所定温度での熱処理を行うことにより得られたものである。すなわち、本発明のインタンクチューブは、比重０．９５０以上の高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を主成分とする樹脂材料からなり、かつ、所定の耐圧特性（Ｘ）を備えているため、大口径にしても、インタンクチューブのコネクタからの抜け等を防止することができる。また、本発明では、電子線照射および熱処理により架橋された高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を使用しているため、アルコールの影響を受けにくく、アルコール添加ガソリンに対する耐性（耐アルコールガソリン性）に優れるとともに、将来的に普及が予想されるバイオアルコール燃料にも適している。また、本発明では、熱処理により、未反応ラジカルが消費されることから、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）の主鎖を切断する分解反応が抑制され、経時変化が起こり難くなる。そのため、インタンクチューブの即時出荷が可能となり、自動車部品として、自動車に装着した直後から、必要な機能を発揮することができる。さらに、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を主成分とする本発明のインタンクチューブは、ＰＡ１１等のポリアミド樹脂を用いた従来のインタンクチューブに比べて、大幅に低コスト化を実現することができる。

自動車の燃料タンク内部の様子を模式的に示した説明図である。インタンクチューブと燃料ポンプとを連結するコネクタの説明図である。

　つぎに、本発明の実施の形態について詳しく説明する。ただし、本発明は、この実施の形態に限られるものではない。

　本発明のインタンクチューブは、図１に示すように、燃料タンク２内に配設され、燃料タンク２の変位および燃料ポンプ５の振動等を吸収する蛇腹構造を備えている。ただし、本発明のインタンクチューブは、大口径化されているため、それに合わせて各部の寸法が変えられている。そして、上記インタンクチューブ１と、燃料ポンプ５とは、通常、先に述べたように、図２に示すようなコネクタ１０で連結されている。コネクタ１０の圧入部１１は、インタンクチューブ１の端部に圧入することによりインタンクチューブ１と連結され、コネクタ１０の係合部１２は、燃料ポンプ５の被係合部と係合することにより連結されている。

　ここで、本発明のインタンクチューブは、大口径のものであり、通常、内径３～１０ｍｍ、好適には５～８ｍｍに設定され、肉厚は０．５～１．５ｍｍ、好適には０．７～１．２ｍｍに設定されている。なお、本発明のインタンクチューブは、上記口径より小さいものとすることができ、同様の耐圧向上効果等を奏する。

　上記インタンクチューブは、比重０．９５０以上の高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を主成分とする樹脂材料からなる単層構造体である。ここで、主成分とは、通常、上記高密度ポリエチレンが樹脂材料の過半を占めることをいうが、上記樹脂材料が高密度ポリエチレンのみからなる場合も含む。

《高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）》
　上記高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）は、比重０．９５０以上であり、好ましくは０．９５５以上、特に好ましくは０．９６９以上である。すなわち、比重が０．９５０未満のポリエチレン樹脂を用いた場合には、柔軟性はある程度良好であるが、耐圧性が劣るからである。なお、上記比重は、ＪＩＳ　Ｋ６８９９－１：２０００に準じて測定した値である。

　上記インタンクチューブを形成する樹脂材料としては、上記比重０．９５０以上の高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）以外に、顔料、染料、滑剤、可塑剤、酸化防止剤等を配合しても差し支えない。これらは単独でもしくは二種以上併せて用いられる。

　本発明のインタンクチューブは、例えば、つぎのようにして作製することができる。すなわち、まず、上記比重０．９５０以上の高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を主成分とする樹脂材料を調製し、これを押出成形機等により、大口径なチューブ形状に押し出し、さらに、コルゲータ等によって、蛇腹構造を形成する。つぎに、上記蛇腹構造を形成したチューブに対して、電子線照射装置等により電子線照射をする。その後、切断機等で所定の長さにカットし、これを熱処理炉に入れ、熱処理を行うことにより、目的とするインタンクチューブを作製することができる。

《電子線照射》
　上記電子線照射の線量は、５０～２５０ｋＧｙの範囲が好ましく、特に好ましくは１００～２５０ｋＧｙの範囲である。すなわち、電子線照射の線量が小さすぎると、架橋効果が小さく、逆に大きすぎると、インタンクチューブが劣化する傾向がみられるからである。

《熱処理》
　上記熱処理の温度条件は、上記比重０．９５０以上の高密度ポリエチレンのガラス転移温度（Ｔｇ）以上、融点未満の温度で行う必要があり、具体的には、８０℃以上、１３０℃未満の範囲が好ましく、特に好ましくは８０～１２０℃の範囲である。すなわち、上記高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）の融点以上の温度で熱処理すると、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）の結晶部の架橋が増加し、結晶化度が落ちて、結晶部の架橋が元の構造に戻らないため、耐圧性能が低下するからである。逆に、ガラス転移温度（Ｔｇ）未満の温度で熱処理を行うと、分子が凍結されており、ラジカルの再結合が起こりにくく、効果を発揮しにくくなるからである。

　また、上記熱処理の時間は、１０～６０分間が好ましく、特に好ましくは２０～４０分間である。すなわち、熱処理時間が短すぎると、架橋が充分に進まないため、ばらつきが生じ、逆に熱処理時間が長すぎると、樹脂を劣化させる可能性があるからである。

　このようにして得られた本発明のインタンクチューブ（内径３～１０ｍｍ、肉厚０．５～１．５ｍｍ）は、下記の耐圧特性（Ｘ）を備えている。

《耐圧特性（Ｘ）》
　試験液〔Ｆｕｅｌ　Ｃ：メタノール＝８５：１５（容量基準）〕中に８０℃で１６８時間浸漬したインタンクチューブ内に、加圧媒体としてシリコンオイルを充填し、インタンクチューブの両端を試験用パイプで塞ぎ、昇圧速度１．０ＭＰａ／ｍｉｎで、室温（２３℃）にて耐圧試験を行い、インタンクチューブが破裂するか、もしくは試験用パイプが抜けた時の圧力（破壊圧力）が２．５ＭＰａ以上であり、好ましくは２．６ＭＰａ以上、特に好ましくは２．７ＭＰａ以上である。すなわち、上記圧力（破壊圧力）が小さすぎると、インタンクチューブがコネクタから抜ける等の問題が生じるからである。

　本発明のインタンクチューブの各寸法は、その一部を先に述べているが、より詳しくは、つぎの通りである。インタンクチューブの厚み（両端のストレート部での厚み）は、通常、０．５～１．５ｍｍであり、好ましくは０．７～１．２ｍｍである。また、上記ストレート部の内径は３～１０ｍｍの範囲が好ましく、特に好ましくは５～８ｍｍの範囲であり、上記ストレート部の外径は４～１３ｍｍの範囲が好ましく、特に好ましくは６～１０ｍｍの範囲である。さらに、上記ホースにおける蛇腹部での谷部外径と山部外径との比は、およそ、谷部外径／山部外径＝７ｍｍ／１０ｍｍ程度とし、ピッチ長さは３ｍｍ程度とすると好ましい。

　つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。ただし、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

　まず、実施例および比較例に先立ち、下記に示す材料を準備した。

〔高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）〕
〈高密度ポリエチレンＡ〉
　プライムポリマー社製、ハイゼックス５０００ＳＲ（比重０．９５５）

〈高密度ポリエチレンＢ〉
　プライムポリマー社製、ハイゼックス５０００Ｓ（比重０．９５０）

〈高密度ポリエチレンＣ〉
　プライムポリマー社製、ハイゼックス５２０２Ｂ（比重０．９６０）

〈高密度ポリエチレンａ（比較例用）〉
　プライムポリマー社製、ハイゼックス５１００Ｂ（比重０．９４４）

〔実施例１〕
　高密度ポリエチレンＡ（プライムポリマー社製、ハイゼックス５０００ＳＲ、比重０．９５５）を押し出し成形し（内径：６ｍｍ、外径：８ｍｍ）、さらに、バキュームフォーミングコルゲータ（コルマ社製、モデル１２０ＨＳ）によって、蛇腹構造（蛇腹構造部：１５０ｍｍ、谷部外径／山部外径＝７ｍｍ／１０ｍｍ、ピッチ長さ：３ｍｍ）を形成した（両端ストレート部：１０ｍｍ、両端ストレート部の内径：６ｍｍ、外径：８ｍｍ）。つぎに、これに電子線を照射（線量１００ｋＧｙ）し、切断機で所定の長さにカットした（長さ１８０ｍｍ）。つぎに、カットしたチューブを熱処理炉〔エスペック社製、ＰＶ（Ｈ）－２１２〕に入れ、熱処理（８０℃×３０分）行い、インタンクチューブ（上記内径、外径を備えている）を作製した。

〔実施例２～５、比較例１～５〕
　高密度ポリエチレンの種類、電子線照射および熱処理の条件等を、下記の表１および表２に示すように変更する以外は、実施例１に準じて、インタンクチューブを作製した。

　このようにして得られた実施例および比較例のインタンクチューブを用いて、下記の基準に従い、各特性の評価を行った。これらの結果を上記表１および表２に併せて示した。

〔破壊圧力〕
〈初期　室温（２３℃）〉
　インタンクチューブ内に、加圧媒体としてシリコンオイルを充填し、インタンクチューブの両端を試験用パイプで塞ぎ、昇圧速度１．０ＭＰａ／ｍｉｎで、室温（２３℃）にて耐圧試験を行い、インタンクチューブが破裂するか、もしくは試験用パイプが抜けた時の圧力（破壊圧力）を測定した。評価は、圧力（破壊圧力）が３．１ＭＰａ以上のものを○、３．１ＭＰａ未満のものを×とした。

〈８０℃浸漬後〉
　インタンクチューブを、試験液〔Ｆｕｅｌ　Ｃ：メタノール＝８５：１５（容量基準）〕中に８０℃で１６８時間浸漬した後、取り出し、インタンクチューブ内に、加圧媒体としてシリコンオイルを充填し、インタンクチューブの両端を試験用パイプで塞ぎ、昇圧速度１．０ＭＰａ／ｍｉｎで、室温（２３℃）にて耐圧試験を行い、インタンクチューブが破裂するか、もしくは試験用パイプが抜けた時の圧力（破壊圧力）を測定した。評価は、圧力（破壊圧力）が２．５ＭＰａ以上のものを○、２．５ＭＰａ未満のものを×とした。

　上記結果から、実施例品はいずれも、８０℃浸漬後の破壊圧力が２．５ＭＰａ以上であるため、インタンクチューブのコネクタ等からの抜けを防止することができると考えられる。

　これに対して、比較例品はいずれも、８０℃浸漬後の破壊圧力が２．５ＭＰａ未満であった。
　なお、上記実施例においては、本発明における具体的な形態について示したが、上記実施例は単なる例示にすぎず、限定的に解釈されるものではない。また、請求の範囲の均等範囲に属する変更は、全て本発明の範囲内である。

　本発明の自動車用インタンクチューブは、燃料タンクの変位および燃料ポンプの振動等を吸収する構成（蛇腹構造等）を備えた単層構造体であり、自動車等の燃料タンク内に配設され用いられる。

　１　インタンクチューブ
　２　燃料タンク
　３　燃料
　４　フィルター
　５　燃料ポンプ
　６　ジェットポンプ
　７　ハウジング
　８　バネ

Claims

　燃料タンク内に配設され、燃料タンクの変位および燃料ポンプの振動を吸収する構成を備えた単層構造の自動車燃料用インタンクチューブであって、上記自動車燃料用インタンクチューブが、比重０．９５０以上の高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を主成分とする樹脂材料からなり、かつ、下記の耐圧特性（Ｘ）を備えることを特徴とする自動車燃料用インタンクチューブ。
（Ｘ）試験液〔Ｆｕｅｌ　Ｃ：メタノール＝８５：１５（容量基準）〕中に８０℃で１６８時間浸漬したインタンクチューブ内に、加圧媒体としてシリコンオイルを充填し、インタンクチューブの両端を試験用パイプで塞ぎ、昇圧速度１．０ＭＰａ／ｍｉｎで、室温にて耐圧試験を行い、インタンクチューブが破裂するか、もしくは試験用パイプが抜けた時の圧力（破壊圧力）が２．５ＭＰａ以上である。
　自動車燃料用インタンクチューブが、電子線照射および熱処理された蛇腹構造の単層構造体である請求項１記載の自動車燃料用インタンクチューブ。
　燃料タンク内に配設され、燃料タンクの変位および燃料ポンプの振動を吸収する構成を備えた単層構造の自動車燃料用インタンクチューブの製法であって、比重０．９５０以上の高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を主成分とする樹脂材料をチューブ形状に押し出す工程と、チューブを電子線照射する工程と、電子線照射されたチューブに対して、上記ＨＤＰＥのガラス転移温度（Ｔｇ）以上、融点未満の温度で熱処理する工程とを備えることを特徴とする自動車燃料用インタンクチューブの製法。
　自動車燃料用インタンクチューブが、蛇腹構造の単層構造体である請求項３記載の自動車燃料用インタンクチューブの製法。
　上記熱処理工程における温度が、８０～１２０℃の範囲である請求項３または４記載の自動車燃料用インタンクチューブの製法。
　上記電子線照射工程における、電子線照射の線量が、５０～２５０ｋＧｙの範囲である請求項３～５のいずれか一項に記載の自動車燃料用インタンクチューブの製法。