JP4626529B2 - 多層積層体の製造方法 - Google Patents
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Description
ポリアミドとフッ素系樹脂とを積層してなる多層積層体であってフィルム、シート、ホース、チューブ等の柔軟性が要求される多層積層体においては、通常、ポリアミドの中でも比較的融点の低い材料、特にナイロン11やナイロン12が好適に使用されているのである。この場合、多層共押出しの成形温度、すなわちシリンダ温度及びダイ温度を樹脂の融点から大きく離れた高い温度に設定すると、樹脂の粘度が下がり過ぎて成形しづらくなり、また、樹脂の劣化のおそれも生じる。このため、成形技術の分野においては、これらの問題が生じない温度以下に成形温度が設定される。従って、従来、ナイロン11やナイロン12を押出し成形する場合のダイ温度としては240〜250℃程度の範囲が使用されており、上述のWO99/45044号パンフレットにもあるとおりフッ素系樹脂と積層する場合でも260℃を超える温度範囲が使用されることはなかった。
しかしながら、上述の課題に対して、本発明者らは様々な多層成形条件の影響を鋭意検討した結果、同時多層共押出し方法において、意外にも、ダイ温度を従来適用の温度範囲を超えて特定の範囲に設定することにより上述の課題を解決しうることを見いだし、本発明を完成するに至った。
本発明の好ましい態様においては、ダイにフィードブロックが連結されている場合には、フィードブロックの温度も260℃を超えて310℃以下の範囲にする。
本発明の好ましい態様においては、上記ダイにポリアミド(A)を供給する押出機のシリンダー温度をポリアミド(A)の融点よりも20〜90℃高くするか、又は、ダイの、若しくは、ダイにフィードブロックが連結されている場合にはフィードブロックの、押出機に接続された樹脂入口におけるポリアミド(A)の温度を、ポリアミド(A)の融点よりも20〜90℃高くする。
本発明の好ましい態様においては、上記ポリアミド(A)はナイロン11又はナイロン12である。
本発明の好ましい態様においては、含フッ素エチレン性重合体(B)として、カルボニル基を有する含フッ素エチレン性重合体を使用し、そのカルボニル基の含有量は、主鎖炭素数1×106個に対して合計3〜1000個である。
本発明の好ましい態様においては、上記同時多層共押出し法は、多層フィルム共押出し法、多層シート共押出し法、多層ブロー共押出し法、多層プロファイル共押出し法、多層パイプ共押出し法、多層チューブ共押出し法、多層電線被覆共押出し法及び多層鋼管被覆共押出し法からなる群から選択される方法である。
本発明の好ましい態様においては、上記同時多層共押出し法は、共押出し樹脂層の多層化合流を、ダイ前で行うダイ前積層法、ダイ内で行うダイ内積層法及びダイ後で行うダイ外積層法からなる群から選択される方法で行うものである。上記ダイは、フラットダイ又はサーキュラーダイであってよく、好ましくはスパイダー方式、クロスヘッド方式及びスパイラル方式からなる群から選択される方式で樹脂を展開するサーキュラーダイである。
また、本発明は、ポリアミド(A)からなる層を外層とし、含フッ素エチレン性重合体(B)からなる層を中間層とし、導電性材料を含んでいてもよい、融点が250℃以上のフッ素系樹脂からなる層(C)を内層とする少なくとも3層構造の自動車燃料配管用チューブ又はホースでもある。
さらに、本発明は、ポリアミド(A)からなる層を外層とし、含フッ素エチレン性重合体(B)からなる層を中間層とし、導電性材料を含まない、フッ素系樹脂からなる層(C)を内層とし、導電性材料を含有する、フッ素系樹脂からなる層(D)を最内層とし、かつ、層(C)のフッ素系樹脂及び層(D)のフッ素系樹脂のうち少なくとも一方の樹脂の融点が250℃以上である、少なくとも4層構造の自動車燃料配管用チューブ又はホースでもある。
発明の詳細な開示 以下に本発明を詳述する。
共押出し装置 上記同時多層共押出し法は、ダイ及び上記ダイに上述の樹脂を供給する複数の押出機を含む構成を有する共押出し装置を用いて工業的に実施される。上記共押出し装置は、一般に、以下で詳細に説明する上述の原料樹脂をダイに供給するための複数の押出機、ダイ、ダイを通過した樹脂を冷却して賦形化(サイジング)する冷却装置、必要に応じて設置されるコロナ処理、フレーム処理、オゾン処理等のための処理機、及び、成形品の引取り機からなる構成を有するものであってよい。
このダイに溶融樹脂が供給されると樹脂がダイ内部の流路に展開される。この展開の方式としては、例えば、スパイダー方式であってもよく、押出機と90°方向への押出しが可能になるクロスヘッド方式であってもよく、又は、スパイラル方式であってもよい。これらのうち、均一な層厚みが得られるのでスパイラル方式が好ましい。
なお、サーキュラーダイのダイマンドレルのフラット部の長さは適宜でよいが、例えば、50〜200mm程度であってよい。
ii)ダイ内で多層化合流させるダイ内積層法:この方法ではマルチマニホールドと呼ばれる複数の樹脂溜まりを有するダイ(マルチマニホールドダイ)に各層を構成する原料樹脂をそれぞれの押出機によって供給し、ダイ内のリップと呼ばれる部位の手前で合流させて多層化する。
iii)ダイ後で行うダイ外積層法:この方法では、複数の分離された流路を有するダイ(デュアルスロットダイ)を用いて、各層を構成する原料樹脂を分離された状態で押出機によって供給し、ダイを通過した後に合流させて多層化する。
本発明の製造方法においては、上記ダイの温度を260℃を超えて、好ましくは265℃以上、より好ましくは270℃以上、310℃以下、好ましくは300℃以下、より好ましくは290℃以下の範囲に設定する。従って、例えば、265〜300℃に好適に設定され、更に好ましくは270〜290℃に設定される。ダイ温度が260℃以下であると充分強固な層間接着強度が得られず、310℃を超えると樹脂の熱劣化が甚だしくなり、多層積層体の強度や伸びの低下、外観不良を生じるので、上記範囲内に限定される。
また、ダイにフィードブロックが連結されている場合(上記iの態様)には、ダイとともにフィードブロックの温度も260℃を超えて、好ましくは265℃以上、より好ましくは270℃以上、310℃以下、好ましくは300℃以下、より好ましくは290℃以下の範囲に設定することが好ましい。この場合、ダイとフィードブロックとは同温度であることが好ましい。
ポリアミド(A) 本発明におけるポリアミドとは、分子内に繰り返し単位としてアミド結合−NHCO−を有する結晶性高分子をいう。このようなものとしては、例えば、アミド結合の過半が脂肪族、あるいは脂環族構造と結合している樹脂、所謂ナイロン樹脂を挙げることができる。具体的には、例えば、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン610、ナイロン612、ナイロン46、メタキシリレンジアミン/アジピン酸重合体、ナイロン6/66共重合体、ナイロン66/12共重合体、及び、これらのブレンド物等を挙げることができる。
本発明においてポリアミドは、相対粘度で表される分子量が1.8以上であることが好ましく、2.0以上であることが更に好ましい。1.8未満であると成形性に劣り、得られた成形品の機械特性に劣る場合がある。一方、上限は、4.0以下であることが好ましい。4.0を超えると、樹脂の重合自体が困難であり、成形性も損なわれる場合がある。なお、上記相対粘度は、JIS K 6810に準じて測定される。
本発明におけるポリアミドは、また、本発明の目的を損なわない範囲で他の樹脂や着色剤、各種添加剤等を含んでいてもよい。上記添加剤としては、例えば、帯電防止剤、難燃剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、滑剤、離型剤、結晶核剤、強化剤(フィラー)等を挙げることができる。
(式中、X1はH又はF、X2はH、F又はCl、nは1〜10の整数である。)で示される単量体、パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)類などである。
上記フッ素原子を有さないエチレン性単量体は、耐熱性や耐薬品性などを低下させないためにも炭素数5以下のエチレン性単量体から選ばれることが好ましい。具体的には、エチレン、プロピレン、1−ブテン、2−ブテン、塩化ビニル、塩化ビニリデンなどがあげられる。
本発明における含フッ素エチレン性重合体においては、含フッ素エチレン性単量体及びフッ素原子を有さないエチレン性単量体の種類、組合せ、組成比などを選ぶことによって重合体の融点またはガラス転移点を調節することができ、またさらに樹脂状のもの、エラストマー状のもののどちらにもなりうる。多層積層体の要求性能や用途に応じて、含フッ素エチレン性重合体の性状は適宜選択できるが、なかでも融点150〜270℃であることが好ましい。このような重合体であれば、カルボニル基と相手材との接着性を充分に発揮でき、相手材と直接強固な接着力を与えうるので有利である。比較的耐熱性の低い有機材料との積層も可能となる点で、より好ましくは230℃以下、さらに好ましくは210℃以下である。
本発明における含フッ素エチレン性重合体としては、耐熱性、耐薬品性の面でテトラフルオロエチレン単位を必須成分とする含フッ素エチレン性重合体が、また、成形加工性の面でフッ化ビニリデン単位を必須成分とする含フッ素エチレン性共重合体が好ましい。
本発明における含フッ素エチレン性重合体の好ましい具体例としては、含フッ素エチレン性ポリマー鎖が本質的に下記の単量体を重合してなるポリマー鎖である含フッ素エチレン性共重合体(I)〜(V)等を挙げることができる:(I)少なくとも、テトラフルオロエチレン5〜95モル%及びエチレン95〜5モル%を重合してなる共重合体、(II)少なくとも、テトラフルオロエチレン3〜97モル%及び一般式:CF2=CF−Rf1〔式中、Rf1はCF3又はORf2(Rf2は炭素数1〜5のパーフルオロアルキル基を表す)を表す〕で表される化合物97〜3モル%を重合してなる共重合体、(III)少なくとも、下記a、b及びcを重合してなる共重合体、a.テトラフルオロエチレン20〜90モル%、好ましくは20〜70モル%b.エチレン10〜80モル%、好ましくは20〜60モル%c.一般式CF2=CF−Rf〔式中、Rf1はCF3又はORf2(Rf2は炭素数1〜5のパーフルオロアルキル基を表す)を表す〕で表される化合物1〜70モル%、好ましくは1〜60モル%、(IV)少なくとも、フッ化ビニリデンを重合してなる共重合体、(V)少なくとも、下記d、e及びfを重合してなる共重合体、d.フッ化ビニリデン15〜60モル%e.テトラフルオロエチレン35〜80モル%f.ヘキサフルオロプロピレン5〜30モル%。
上記共重合体(I)として、例えば、テトラフルオロエチレン単位20〜90モル%(例えば20〜60モル%)、エチレン単位10〜80モル%(例えば20〜60モル%)及びこれらと共重合可能な単量体単位0〜70モル%とからなる共重合体等があげられる。
上記共重合可能な単量体としては、ヘキサフルオロプロピレン、クロロトリフルオロエチレン、式(ii):CH2=CX1(CF2)nX2 (ii)
(式中、X1はH又はF、X2はH、F又はCl、nは1〜10の整数である。)で示される単量体、パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)類、プロピレン等が挙げられ、通常これらの1種又は2種以上が用いられる。
これらのなかでも、(I−1) テトラフルオロエチレン単位62〜80モル%、エチレン単位20〜38モル%、その他の単量体単位0〜10モル%からなる共重合体、(I−2) テトラフルオロエチレン単位20〜80モル%、エチレン単位10〜80モル%、ヘキサフルオロプロピレン単位0〜30モル%、その他の単量体単位0〜10モル%からなる共重合体、が、テトラフルオロエチレン/エチレン共重合体の優れた性能を維持し、融点的にも比較的低くすることができ、他材との接着性を最大限に発揮できる点で好ましい。
上記共重合体(II)としては、例えば、(II−1)テトラフルオロエチレン単位65〜95モル%、好ましくは75〜95モル%、ヘキサフルオロプロピレン単位5〜35モル%、好ましくは5〜25モル%からなる共重合体、(II−2)テトラフルオロエチレン単位70〜97モル%、CF2=CFORf2(Rf2は炭素数1〜5のパーフルオロアルキル基)単位3〜30モル%からなる共重合体、(II−3)テトラフルオロエチレン単位、ヘキサフルオロプロピレン単位、CF2=CFORf2(Rf2は前記と同じ)単位からなる共重合体であって、ヘキサフルオロプロピレン単位とCF2=CFORf2単位の合計が5〜30モル%である共重合体などが好ましい。
上記共重合体(IV)としては、例えば、フッ化ビニリデン単位15〜99モル%、テトラフルオロエチレン単位0〜80モル%、ヘキサフルオロプロピレン又はクロロトリフルオロエチレンのいずれか1種以上の単位0〜30モル%からなる共重合体等が挙げられる。
具体的には、例えば、(IV−1)フッ化ビニリデン単位30〜99モル%、テトラフルオロエチレン単位1〜70モル%からなる共重合体、(IV−2)フッ化ビニリデン単位60〜90モル%、テトラフルオロエチレン単位0〜30モル%、クロロトリフルオロエチレン単位1〜20モル%からなる共重合体、(IV−3)フッ化ビニリデン単位60〜99モル%、テトラフルオロエチレン単位0〜30モル%、ヘキサフルオロプロピレン単位5〜30モル%からなる共重合体、(IV−4)フッ化ビニリデン単位15〜60モル%、テトラフルオロエチレン単位35〜80モル%、ヘキサフルオロプロピレン単位5〜30モル%からなる共重合体等が挙げられる。
本発明において、「カルボニル基」というときは、上記ポリアミド(A)中のアミド基やアミノ基等の官能基と基本的に反応し得る−C(=O)−を有する官能基、具体的には、カーボネート、カルボン酸ハライド、アルデヒド、ケトン、カルボン酸、エステル、酸無水物、イソシアネート基等が特に好ましい態様である。これに対して、アミド、イミド、ウレタン、ウレア基等は−C(=O)−を有する基であるが、これらは、カーボネート基を始めとする先に例示の基と異なり反応性に乏しく、それゆえ上記ポリアミド(A)中の官能基と基本的に反応し得ないものであるということができる。本発明において上記カルボニル基としては、導入が容易であり、ポリアミド(A)との反応性の高いカーボネート基、カルボン酸ハライド基及びカルボン酸基が好ましい。
なお、上記含フッ素エチレン性重合体を成形する際の加熱等により、又は、経時的に、カルボン酸ハライド基がカルボン酸に分解してしまうことがあり、従って、多層積層体中の上記含フッ素エチレン性重合体には、上記カーボネート基及び/又はカルボン酸ハライド基のみならず、カルボン酸ハライド基が存在する場合には、これから由来するカルボン酸基も一般的には含まれている。
本発明における含フッ素エチレン性重合体中のカルボン酸ハライド基とは、具体的には−COY〔Yはハロゲン元素〕の構造のもので、−COF、−COClなどが例示される これらのカルボニル基を有する含フッ素エチレン性重合体はそれ自体、含フッ素材料がもつ耐薬品性、耐薬液性、耐候性、防汚性、非粘着性などの優れた特性を維持することができ、成形後の積層体に含フッ素材料が有するこのような優れた特徴を低下させずに与えうる。
そのなかでも、ポリマー鎖末端にカルボニル基を有するものが、耐熱性、機械特性、耐薬品性を著しく低下させない理由で又は生産性、コスト面で有利である理由で好ましいものである。このうち、パーオキシカーボネートやパーオキシエステルのようなカルボニル基を含むか、或いはカルボニル基に変換できる官能基を有する重合開始剤を使用してポリマー鎖末端にカルボニル基を導入する方法は、導入が非常に容易で、しかも導入量の制御も容易なことから好ましい態様である。なお、本発明では、パーオキサイドに由来するカルボニル基とは、パーオキサイドに含まれる官能基から直接又は間接的に導かれるカルボニル基をいう。
本発明における含フッ素エチレン性重合体の製造方法としては特に限定されず、目的の含フッ素ポリマーに合わせた種類、配合の単量体をラジカル重合又はイオン重合することにより得られる。
なお、分子量調整のために、通常の連鎖移動剤、例えば、イソペンタン、n−ペンタン、n−ヘキサン、シクロヘキサン等の炭化水素;メタノール、エタノール等のアルコール;四塩化炭素、クロロホルム、塩化メチレン、塩化メチル等のハロゲン化炭化水素を用いることができる。
なお、上述したカルボニル基を含有する含フッ素エチレン性重合体を得る方法としては、カルボニル基を含有する単量体を共重合する方法を挙げることができる。このカルボニル基を含有する好適なエチレン性単量体としては、パーフルオロアクリル酸フルオライド、1−フルオロアクリル酸フルオライド、アクリル酸フルオライド、1−トリフルオロメタクリル酸フルオライド、パーフルオロブテン酸等の含フッ素単量体、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸クロライド、ビニレンカーボネート等のフッ素を含まない単量体をそれぞれ例示できる。また、含フッ素エチレン性重合体とカルボニル基含有官能基を有するグラフト性化合物とパーオキサイド等のラジカル発生剤を、押出機中でラジカルが発生する温度のもと、溶融混合してグラフト化することによっても得られる。
一方、ポリマー分子末端にカルボニル基を有する含フッ素エチレン性重合体を得るためには種々の方法を採用することができるが、前述のように、パーオキサイド、特に、パーオキシカーボネートやパーオキシエステルを重合開始剤として用いる方法が、経済性の面、耐熱性、耐薬品性など品質面で好ましく採用できる。この方法によれば、パーオキサイドに由来するカルボニル基、例えば、パーオキシカーボネートに由来するカーボネート基、パーオキシエステルに由来するエステル基又はこれらの官能基を変換してカルボン酸ハライド基を、ポリマー鎖末端に導入することができる。これらの重合開始剤のうち、パーオキシカーボネートを用いた場合には、重合温度を低くすることができ、開始反応に副反応を伴わないことからより好ましい。
上記パーオキシカーボネートとしては下記式(1)〜(4):
で示される化合物が好ましく用いられる。
とりわけ、ジイソプロピルパーオキシカーボネート、ジ−n−プロピルパーオキシジカーボネート、t−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、ビス(4−t−ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート、ジ−2−エチルヘキシルパーオキシジカーボネートなどが好ましい。
ポリマー分子末端にカルボン酸ハライド基を有する含フッ素エチレン性重合体を得るためには種々の方法を採用できるが、例えば、上述のカーボネート基あるいはエステル基を末端に有する含フッ素エチレン性重合体を加熱させ、熱分解(脱炭酸)させることにより得ることができる。加熱温度は、カーボネート基あるいはエステル基の種類、含フッ素エチレン性重合体の種類によって異なるが、重合体自体が270℃以上、好ましくは280℃以上、特に好ましくは300℃以上になるように加熱するのが好ましく、加熱温度の上限は、含フッ素エチレン性重合体のカーボネート基あるいはエステル基以外の部位の熱分解温度以下にすることが好ましく、具体的には400℃以下、より好ましくは350℃以下である。
本発明において特筆すべきは、上記フッ素系樹脂として融点が250℃以上の、比較的融点の高いフッ素系樹脂を使用可能な点である。上記含フッ素エチレン性重合体(B)を含め、フッ素系樹脂の押出し条件については、ダイ温度のみ限定を受けるが、シリンダ温度を十分高く設定することで、ダイ部分の溶融流動性を確保することができることから、このような構成の多層積層体を同時多層共押出し法によって容易に製造することができるのである。融点の高いフッ素系樹脂は、融点に比例して耐薬品性や薬液低透過性に優れるので、特に、自動車燃料配管用途等の高水準の薬液低透過性が要求される用途に極めて有利である。
また、本発明は、上記(B)からなる層は更に、フッ素系樹脂からなる層(C)のかわりにポリアミドからなる層(A′)と積層された多層積層体の製造にも適用される。上記ポリアミドからなる層(A′)は、必要に応じて、導電性を付与するために導電性材料を含んでいてもよい。この場合、ポリアミドは、上記(A)と同一であってもよく異なっていてもよい。
また、ダイ間隙の面積と実際に得られた成形品の断面積の比で表される引き落とし率(Draw Down Ratio)は特に限定されないが、成形速度を向上させ、フッ素系樹脂特有の問題である「メルトフラクチャー」を起こさない点から、例えば、4〜9であってよく、更に大きな引き落とし率にすることができる。サーキュラーダイの場合の引き落としバランス(Draw Ratio Balance)は1に近いものが好ましい。
チューブ、ホース類:自動車燃料配管用チューブ又はホース、自動車のラジエーターホース、ブレーキホース、エアコンホース、薬液を搬送するためのチューブ又はホース等 フィルム、シート類:ダイヤフラムポンプのダイヤフラムや各種パッキン等の高度の耐薬品性が要求される摺動部材等 タンク類:自動車のラジエータータンク、薬液保存用ボトル又はバッグ、薬品容器、ガソリンタンク等 電線・パイプ類:被覆電線、被覆鋼管等 その他:キャブレターのフランジガスケット、燃料ポンプのOリング等の各種自動車用シール、化学薬品用ポンプや流量計のシール等の化学関係シール、油圧機器のシール等の各種機械関係シール等であってよい。
本発明の製造方法により得られた多層積層体は、特に、薬液、すなわち、溶剤・燃料等のポリアミド系樹脂を劣化させ得る薬液、例えば、酢酸、蟻酸、クレゾール、フェノール等の有機酸類;塩酸、硝酸、硫酸等の無機酸類;水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ溶液;メタノール、エタノール等のアルコール類;エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、エタノールアミン等のアミン類;ジメチルアセトアミド等のアミド類;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類;ガソリン、軽油、重油等の燃料、Fuel C等の擬似燃料、及び、これらとパーオキサイドやメタノール、エタノール等との混合燃料等の有機若しくは無機の液体等に対する低透過性に優れている。
N=500AW/εdf (1)
A:カーボネート基(−OC(=O)O−)由来のνc=oピークの吸光度ε:カーボネート基(−OC(=O)O−)由来のνc=oピークのモル吸光度係数〔1・cm−1・mol−1〕。モデル化合物からε=170とした。
W:モノマー組成から計算される単量体の平均分子量d:フィルムの密度〔g/cm3〕
f:フィルムの厚さ〔mm〕
なお、赤外吸収スペクトル分析は、Perkin−Elmer FTIRスペクトロメーター1760X(パーキンエルマー社製)を用いて40回スキャンして行った。得られたIRスペクトルをPerkin−Elmer Spectrum for Windows Ver. 1.4Cにて自動でベースラインを判定させ1809cm−1のピークの吸光度を測定した。また、フィルムの厚さはマイクロメーターにて測定した。
(3)含フッ素エチレン性重合体の組成の測定 19F−NMR分析により測定した。
(4)融点(Tm)の測定 セイコー型DSC装置を用い、10℃/minの速度で昇温したときの融解ピークを記録し、極大値に対応する温度を融点(Tm)とした。
(5)MFR(Melt Flow Rate)の測定 メルトインデクサー(東洋精機製作所(株)社製)を用い、各種温度、5kg荷重下で直径2mm、長さ8mmのノズルから単位時間(10分間)に流出するポリマーの重量(g)を測定した。
(6)多層チューブ内外面の外観 得られたチューブを半円形に切断し、チューブの内面及び外面の表面を、目視〜50倍の実体顕微鏡を用いて観察し、表面の荒れ、発泡等の発生状況を以下の基準に従って判断した。
○:外観の不具合が全く見られない
△:全表面の2%未満に何らかの不具合が発生している
×:全表面の2%以上に何らかの不具合が発生している
(7)多層チューブの接着強度の測定 チューブから1cm幅のテストピースを切り取り、テンシロン万能試験機にて、25mm/minの速度で180°剥離試験を行い、伸び量−引っ張り強度グラフにおける極大5点平均を層間の接着強度として求めた。
(9)チューブ引張伸度の測定 SAE J2260記載の方法に準じて測定した。
(10)表面抵抗値の測定 SAE J2260記載の方法に準じて測定した。
(11)チューブの低温耐衝撃性の測定 SAE J2260記載の方法に準じて測定した。結果は、落球試験した後に行うバースト試験において、バースト試験のバースト圧力が、試験体10個のうち幾つが落球試験前の75%以下となるかを個数で表した。従って、例えば、0/10の表記は、落球試験後もすべてが、バースト圧力は落球試験前の75%を超えるものであったことを示す。
〔ポリアミド〕
PA−A:宇部興産社製ナイロン12、品番3030MI1、融点172〜182℃、可塑剤含有せずPA−B:宇部興産社製ナイロン12、品番3030MJ1、融点169〜179℃、可塑剤含有PA−C:宇部興産社製ナイロン12、品番3035JU、融点166〜170℃、可塑剤含有PA−D:宇部興産社製ナイロン12、品番3035LU、融点170〜180℃、可塑剤含有せず〔含フッ素エチレン性重合体、フッ素樹脂〕
F−A〜F−G:後記する合成例1〜7で合成したもの。
F−H:ダイキン工業社製フッ素樹脂ネオフロン(登録商標)ETFE、品番EP−521、融点約265℃、MFR14.8(g/10分、297℃)。
F−I:ダイキン工業社製フッ素樹脂ネオフロン(登録商標)ETFE、品番EP−610、融点約220℃、MFR26.7(g/10分、297℃)。
F−J:ダイキン工業社製フッ素樹脂ネオフロン(登録商標)導電材含有ETFE、品番EP−610AS、融点約220℃、MFR6.8(g/10分、265℃)。
F−K:ダイキン工業社製溶融フッ素樹脂複合材料ネオフロン(登録商標)FMC、品番EA−LR43(フッ素樹脂とナイロンとのブレンド品)、MFR6.5(g/10分、235℃)。
オートクレーブに蒸留水380Lを投入し、充分に窒素置換を行った後、1−フルオロ−1,1−ジクロロエタン75kg、ヘキサフルオロプロピレン155kg、パーフルオロ(1,1,5−トリハイドロ−1−ペンテン)0.5kgを仕込み、系内を35℃、攪拌遠度200rpmに保った。その後、テトラフルオロエチレンを0.7MPaまで圧入し、更に引き続いてエチレンを1.0MPaまで圧入し、その後にジ−n−プロピルパーオキシジカーボネート2.4kgを投入して重合を開始した。重合の進行と共に系内圧力が低下するので、テトラフルオロエチレン/エチレン/ヘキサフルオロプロピレン=40.5/44.5/15.0モル%の混合ガスを連続して供給し、系内圧力を1.0MPaに保った。そして、パーフルオロ(1,1,5−トリハイドロ−1−ペンテン)についても合計量1.5kgを連続して仕込み、20時間、攪拌を継続した。そして、放圧して大気圧に戻した後、反応生成物を水洗、乾燥して200kgの粉末(含フッ素エチレン性重合体F−A)を得た。このものの分析結果を表1に示した。
合成例1と同様にして、含フッ素エチレン性重合体F−B〜F−Cをそれぞれ得た。これらの分析結果を表1に示した。
オートクレーブに蒸留水400Lを投入し、充分に窒素置換を行った後、パーフルオロシクロブタン320kg、ヘキサフルオロプロピレン80kg、テトラフルオロエチレン19kg、フッ化ビニリデン6kgを仕込み、系内を35℃、攪拌速度180rpmに保った。その後にジ−n−プロピルパーオキシジカーボネート5kgを投入して重合を開始した。重合の進行と共に系内圧力が低下するので、テトラフルオロエチレン/フッ化ビニリデン/ヘキサフルオロプロピレン=50/40/10モル%の混合ガスを連続して供給し、系内圧力を一定に保った。30時間、攪拌を継続した。そして、放圧して大気圧に戻した後、反応生成物を水洗、乾燥して200kgの粉末(含フッ素エチレン性重合体F−D)を得た。このものの分析結果を表1に示した。
オートクレーブに蒸留水400Lを投入し、充分に窒素置換を行った後、1−フルオロ−1,1−ジクロロエタン75kg、ヘキサフルオロプロピレン190kg、パーフルオロ(1,1,5−トリハイドロ−1−ペンテン)1.5kgを仕込み、系内を35℃、攪拌速度200rpmに保った。その後、テトラフルオロエチレンを0.7MPaまで圧入し、更に引き続いてエチレンを1.0MPaまで圧入し、その後にジ−n−プロピルパーオキシジカーボネート2.6kgを投入して重合を開始した。重合の進行と共に系内圧力が低下するので、テトラフルオロエチレン/エチレン/ヘキサフルオロプロピレン=40.5/42.5/17.0モル%の混合ガスを連続して供給し、系内圧力を1.0MPaに保って30時間攪拌を継続した。そして、放圧して大気圧に戻した後、反応生成物を水洗、乾燥して172kgの粉末を得た。次に、得られた粉末を単軸押出し機(田辺プラクティス機械社製、VS50−24)を用いてシリンダ温度320℃で押出してペレット(含フッ素エチレン重合体F−E)を得た。このものの分析結果を表1に示した。
合成例2で得られた含フッ素エチレン性重合体F−Bと導電性材料(アセチレンブラック)を重量比85/15の割合でドライブレンドし、シリンダ温度245℃とする以外は合成例5と同様にして溶融混練した。得られたペレット(含フッ素エチレン性重合体F−F)の分析結果を表1に示した。
合成例2で得られた含フッ素エチレン性重合体F−Bの粉末9.5kg、28%アンモニア水700g及び蒸留水10Lをオートクレーブに仕込み、攪拌しながら系を加熱し、80℃に保って7時間攪拌を継続した。そして、内容物を水洗、乾燥処理して粉末9.2kgを得た。このような処理を施すことによって、該樹脂中に含有されている活性な官能基(カーボネート基とカルボン酸フルオライド基)を化学的にも熱的にも安定なアミド基に変化させた。なお、この変換が定量的に進んだことは赤外スペクトル分析により確認した。処理後の樹脂の分析結果を表1に示した。なお、表1中、TFEはテトラフルオロエチレンを、Etはエチレンを、HFPはヘキサフルオロプロピレンを、VdFはフッ化ビニリデンを、HF−Peはパーフルオロ(1,1,5−トリハイドロ−1−ペンテン)を、それぞれ表す。
実施例1 スパイラルマルチマニホールドダイを装着した3種3層のチューブ押出し装置を用いて、チューブの外層がポリアミドPA−A、中間層が含フッ素エチレン性重合体F−A、内層が市販の導電性フッ素樹脂F−Jとなるように、樹脂を供給して内径6mm、外径8mmのチューブを連続して成形した。ダイマンドレルのサイズは12mm/16mmとした。成形条件及び得られたチューブの評価結果を表2に示した。ダイマンドレルのフラット部の長さ(表中にはダイの長さと表記)は50mmに設定した。
これらの結果から、引取速度を変えても充分な接着性を発揮することが確認できた。
実施例4〜6及び比較例1〜2 中間層に用いる含フッ素エチレン性重合体を変更し、その材料に応じてシリンダ温度を変えたこと以外は実施例1と同様にして多層チューブを成形した(実施例4〜6、比較例1)。また、実施例1においてダイ温度を低くした以外は同様にして多層チューブを成形した(比較例2)。成形条件及び得られたチューブの評価結果を表2(実施例4〜6)及び表3(比較例1〜2)に示した。
内層に用いる含フッ素エチレン性重合体をF−Iにして、これに応じてシリンダ温度を変えたこと以外は実施例1と同様にして多層チューブを成形した。成形条件及び得られたチューブの評価結果を表2に示した。表2の結果から、内層を非導電性フッ素樹脂F−Iにかえても導電性フッ素樹脂を使用した場合と同様に強固な接着力が得られた。
スパイラルマルチマニホールドダイを装着した4種4層の多層チューブ押出装置を用いて、チューブの外層がポリアミド系樹脂PA−A、中間層が含フッ素エチレン性重合体F−A、内層がフッ素樹脂F−I(実施例8)又はF−H(実施例9)、最内層が導電性フッ素樹脂F−Jとなるように樹脂を供給して、内径6mm、外径8mmのチューブを連続して成形した。成形条件及び得られたチューブの評価結果を表2に示した。表の結果から、内層を2層にしても充分強固な接着強度が得られた。燃料低透過性に優れる高融点のETFE(実施例9)も押出し成形することができた。
スパイラルマルチマニホールドダイを装着した2種2層の多層チューブ押出装置を用いて、チューブの外層がポリアミド系樹脂PA−A、内層が含フッ素エチレン性重合体となるように樹脂を供給して、内径6mm、外径8mmのチューブを連続して成形した。成形条件及び得られたチューブの評価を表2(実施例10〜13)、表3(比較例3〜5)に示した。表の結果から、含フッ素エチレン性重合体F−Gを用い、ダイ温度を255℃とした場合、多層チューブは、PA−A及びF−G間で全く接着していなかった。一方、ダイ温度を320℃まで上昇すると、PA−A層の発泡が著しく、またPA−A及びF−G間が全く接着していなかった。これらの事実より本発明の効果は十分に証明された。含フッ素エチレン性重合体F−Aを用いた場合でもダイ温度が低い場合は、外層との充分な接着力が得られなかった。また、ダイ温度を上げすぎると発泡等による外観不良を引き起こし、かつ、サイジング出来ず多層チューブが得られなかったので、チューブ性能を測定できなかった。
外層に用いるポリアミドを変更したこと以外は実施例1と同様にして多層チューブを成形した。成形条件及び評価結果を表3に示した。表の結果から、ポリアミドを可塑剤含有のものに変更しても充分強固な接着力が得られた。一方、比較例の結果から、中間層に含フッ素エチレン性重合体F−AやF−Bを用いてもダイ温度が低い場合は充分な接着力が得られなかった。
チューブの引取速度を20m/分にし、ダイマンドレルのサイズを18mm/24mmに変更した以外は実施例14と同様にして多層チューブを成形した。成形条件及び評価結果を表3に示した。表から、引き落とし率を大きくしても充分強固な接着力が得られたことが判る。
ダイマンドレルのフラット部の長さを200mmにした以外は実施例2と同様にして多層チューブを成形した。成形条件及び評価結果を表3に示した。表から、フラット部の長さを長くしても充分な接着力が得られたことが判る。
多層ブロー容器の成形とその評価
ダイ径12mm、コア径8.5mmのダイにフィードブロックを備えた2種2層の多層ブロー装置を用い、直径40mm、高さ300mmの円筒状の成形品を得た。成形条件及び得られた成形品の評価結果を表4に示した。なお、接着強度は、円筒側面長手方向で測定した。表から充分強固な接着力が得られたことが判る。
一方、フィードブロック及びダイ温度を250℃とする以外は、実施例18と同様にして多層ブロー容器の成形を試みたが、得られた容器は層間の接着力に劣るものであった(比較例8)。そこで、フィードブロック及びダイ温度を上昇させたところ、320℃では、特にポリアミドの溶融粘度が著しく低下し、ドローダウン現象によって同筒パリソンが形成できなくなった(比較例9)。
Claims (7)
- ポリアミド(A)からなる層を外層とし、含フッ素エチレン性重合体(B)からなる層を中間層とし、導電性材料を含まない、融点が260℃以上のフッ素系樹脂からなる層(C)を内層とする少なくとも3層構造であり、
前記ポリアミド(A)は、ナイロン11又はナイロン12であり、
前記含フッ素エチレン性重合体(B)が、カルボニル基を有する含フッ素エチレン性重合体である自動車燃料配管用チューブ又はホース。 - ポリアミド(A)からなる層を外層とし、含フッ素エチレン性重合体(B)からなる層を中間層とし、導電性材料を含む、融点が260℃以上のフッ素系樹脂からなる層(C)を内層とする少なくとも3層構造であり、
前記ポリアミド(A)は、ナイロン11又はナイロン12であり、
前記含フッ素エチレン性重合体(B)が、カルボニル基を有する含フッ素エチレン性重合体である自動車燃料配管用チューブ又はホース。 - ポリアミド(A)からなる層を外層とし、含フッ素エチレン性重合体(B)からなる層を中間層とし、導電性材料を含まない、フッ素系樹脂からなる層(C)を内層とし、導電性材料を含有する、フッ素系樹脂からなる層(D)を最内層とし、かつ、層(C)のフッ素系樹脂及び層(D)のフッ素系樹脂のうち少なくとも一方の樹脂の融点が260℃以上である、少なくとも4層構造であり、
前記ポリアミド(A)は、ナイロン11又はナイロン12であり、
前記含フッ素エチレン性重合体(B)が、カルボニル基を有する含フッ素エチレン性重合体である自動車燃料配管用チューブ又はホース。 - カルボニル基を有する含フッ素エチレン性重合体(B)のカルボニル基の含有量は、主鎖炭素数1×106個に対して合計3〜1000個である請求項1、2又は3記載の自動車燃料配管用チューブ又はホース。
- 含フッ素エチレン性重合体(B)は、含フッ素エチレン性ポリマー鎖にカルボニル基を含むものであり、前記含フッ素エチレン性ポリマー鎖は、(I)少なくとも、テトラフルオロエチレン5〜95モル%及びエチレン95〜5モル%を重合してなる共重合体、(II)少なくとも、テトラフルオロエチレン3〜97モル%及び一般式CF2=CF−Rf1〔式中、Rf1は、CF3又はORf2(Rf2は炭素数1〜5のパーフルオロアルキル基を表す)を表す〕で表される化合物97〜3モル%を重合してなる共重合体、(III)少なくとも、a.テトラフルオロエチレン20〜90モル%、b.エチレン10〜80モル%、及び、c.一般式CF2=CF−Rf1〔式中、Rf1は、CF3又はORf2(Rf2は炭素数1〜5のパーフルオロアルキル基を表す)を表す〕で表される化合物1〜70モル%を重合してなる共重合体、(IV)少なくとも、フッ化ビニリデンを重合してなる共重合体、並びに、(V)少なくとも、d.フッ化ビニリデン15〜60モル%、e.テトラフルオロエチレン35〜80モル%、及び、f.ヘキサフルオロプロピレン5〜30モル%を重合してなる共重合体からなる群から選択される少なくとも1種である請求項1、2、3又は4記載の自動車燃料配管用チューブ又はホース。
- 含フッ素エチレン性重合体(B)は、融点が150〜270℃のものである請求項1、2、3、4又は5記載の自動車燃料配管用チューブ又はホース。
- 多層積層体のポリアミド(A)からなる層と含フッ素エチレン性重合体(B)からなる層との層間初期接着強度は、20N/cm以上である請求項1、2、3、4、5又は6記載の自動車燃料配管用チューブ又はホース。
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