(57)【要約】本発明は、炭化水素に対する密閉性バリヤーを得ることができる、ポリマー材料（４）および無機充填剤（５）の混合物を含む組成物に関する。この混合物は、透過性によって材料を通過する炭化水素の全部または一部を吸着するための所定比率の特定無機充填剤を含む。この比率はポリマー材料の透過性に応じて決められる。本発明はまた、例えば自動車用の炭化水素タンク（ガソリン、ディーゼル油、溶剤）、または炭化水素輸送導管への適用に関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリマー材料（４）と充てん剤との混合物を含む炭化水素の透過性抑制組成物であって、充てん剤（５）は無機物であり、前記ポリマーを通過して放出されるある量の炭化水素を吸着し、捕捉することによって、前記組成物の透過性を減少させるように選択された組成物。
【請求項２】
前記吸着性無機充てん剤が、ゼオライト、活性炭、カーボンナノチューブおよびそれらの混合物からなる群から選択された、請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
ポリマーが、ポリオレフィン（ＰＥ、ＰＰ）、ポリアミド、フルオロポリマー、ポリマーアロイ（ＰＥ−ＰＡ）、エラストマーから選択された、請求項１、２のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項４】
ポリマー材料が、タルク、金属粒子などのマイクロメーター型、または粘土などのナノメーター型の透過性減少充てん剤（８）を含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項５】
その壁が、請求項１から４のいずれか一項に記載の組成物の単層であることを特徴とする、炭化水素を含有する構造体。
【請求項６】
前記壁の少なくとも１つの表面を、透過性を減少させるためにフッ素化などで処理した（６）、請求項５に記載の構造体。
【請求項７】
押出成型、射出成型、ブロー成型、回転成型または圧縮成型により製造された、請求項５または６のいずれか一項に記載の構造体。
【請求項８】
請求項５から７のいずれか一項に記載の構造体の自動車用タンクの製造への応用。
【請求項９】
請求項５から７のいずれか一項に記載の構造体の自動車用燃料ラインの製造への応用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリマー材料と、ポリマー材料内部での捕捉によって、透過性によりポリマーを通過する炭化水素に対するポリマー材料の密閉を高めるように特に選択された１種以上の無機充填剤との混合物を含む組成物に関する。本発明は、全ての炭化水素用貯蔵または運搬用構造体、具体的には自動車中のガソリンおよびディーゼル油のタンクおよび導管に特に適用される。
【背景技術】
【０００２】
炭化水素の貯蔵および運搬については、貯蔵庫および運搬機構を製造するのに使用する熱可塑性ポリマーの透過性に関連した問題がある。自動車のガソリンタンク特有の例においては、タンク壁の透過性によって周囲に放出される炭化水素蒸気の量は、既に厳しい基準が課せられており、それはさらに厳しくなりつつある。最も厳しい現行基準は米国基準（ＣＡＲＢおよびＥＰＡ）であり、車１台あたり排出量０．５ｇ／２５時間を勧告しているが、各製造業者にはこの排出量０．５ｇの２５〜３５％、すなわち１００〜２００ｍｇ／２５時間が燃料タンクの透過性に起因していることが知られている。さらに、新規ＺＥＶ基準（Ｚｅｒｏ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）により、自動車の炭化水素排出量レベルは、燃料システムの寄与がほぼゼロ（すなわち、約４５〜５５ｍｇ／２５時間）で、特に自動車の寿命期間を通して極めて低い排出レベルを保証する０．３５ｇ／２５時間にまで下げることにしている。
【０００３】
以下の文献には、ポリマータンクについて記載されている。
−米国特許第５，９２８，７４５号には、２層ポリマーのガソリンタンクが記載されており、その第２層が分散シクロデキストリンおよび／またはその置換体相を含んでいる。
−ＥＰ−１，１０８，５９８およびＥＰ−１，１０８，５９９には、少なくとも１つの層がナノ複合材料からなる多層タンクが記載されている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
したがって、本発明は、ポリマー材料と充填剤との混合物を含む、抑制された炭化水素透過性を有する組成物に関する。この充填剤は無機物であり、ポリマーを通して排出されるある量の炭化水素を吸着および捕捉するように選択され、それにより組成物の透過性を減少させている。
【０００５】
吸着性無機充填剤は、ゼオライト、活性炭、カーボンナノチューブおよびそれらの混合物からなる群から選択することができる。ポリマーは、ポリオレフィン（例えばＰＥ、ＰＰ）、ポリアミド、フルオロポリマー、ポリマーアロイ（例えばＰＥ−ＰＡ）、エラストマーからなる群から選択することができる。ポリマー材料は、例えばタルク、金属粒子などのマイクロメーター型、または粘土などのナノメーター型の透過性減少充填剤を含む。本発明は、その壁が上記に規定した組成物の単層である構造体に関するものである。壁の少なくとも１つの表面を、例えばフッ素化により処理して、透過性を減少することができる。この構造体は、押出成型、射出成型、ブロー成型、回転成型または圧縮成型により製造される。本発明は、自動車用タンクの製造に応用できる。本発明は、自動車用燃料導管の製造にも応用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明は、この単層を通過して排出される炭化水素の全部または一部を、特定の充填剤上で、吸着捕捉機能によって透過性を減少する単層の材料に関するものである。
【０００７】
したがって、本発明は、例えばゼオライト、活性炭、カーボンナノチューブなどの無機充填剤による炭化水素の吸着捕捉に主に基づいている。これらの充填剤は、その吸着能力が知られており、既に純粋状態で貯蔵器に用いられているが、ポリマーマトリックスと組み合わせて用いられてはおらず、そのため本発明の利点を得ていない。本発明によれば、ポリマーに添加する充填剤の量は、ポリマー単独の透過性、および自動車の寿命期間を通じ、ポリマーを通過して、潜在的に排出される炭化水素量の知識から算出される。
【０００８】
使用されるポリマー材料は、考慮している構造体のタイプ（炭化水素の貯蔵タンクまたは導管）の製造に用いられる実施方法に適合しなければならず、したがってポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレン）、ポリアミド（１１、１２、６、６−６、６−１０、・・・）、フルオロポリマー（ＰＶＤＦ・・・）、熱可塑性ポリマー、エラストマー、または熱硬化性樹脂の場合がある。
【０００９】
組成物性能を向上するために、ひいては添加する吸着性充填剤の量を減少させるために、マイクロメーターもしくはナノメーター粒子の充填剤を用いてポリマーの透過性を減少させ、あるいは本発明による単層を表面処理（例えばポリオレフィンのフッ素化）することができる。
【００１０】
図１によれば、最も一般的に用いられている材料は、ポリマー１の透過性を減少させることを意図した両面（２および３）フッ素化ポリオレフィンの層１である。これらの表面処理は比較的高価であるが、透過性の問題を完全に解決することはできない。
【００１１】
図２は、無機充填剤が分散されているポリマーマトリックスを含む本発明による組成物の原理を示す。選択された無機充填剤の機能は、ポリマーマトリックスを通過できる炭化水素分子を吸着することである。この充填剤はマトリックスの透過性値に大きな影響を与えないが、炭化水素分子に対するトラップとして働き、それによって、炭化水素分子が壁を完全に通過すること、および、大気中に分散することを阻止する。
【００１２】
図３ａにおいては、例えばフッ素化による表面処理６、７が適用されている。
【００１３】
図３ｂは、本発明の変更形態であり、ここで単層は図２と同様の組成物からなるが、マトリックスの透過性はマイクロメーターもしくはナノメーター粒子の添加により減少する。
【００１４】
図３ｃは、図３ｂの変更形態に準じた本発明の一変更形態であり、ここで層の表面９、１０は処理されている。後者の変更形態は、自動車用タンクの透過性に関して最も有効である。
【００１５】
自動車のポリマーガソリンタンクは、ほとんどの場合押出しブロー成形によって製造されており、使用する材料の量は、ポリエチレンの場合では約６ｋｇである。
【００１６】
現在の標準に従いこのタイプの構造体上でのＳＨＥＤ試験によって測定した炭化水素排出量は、１５０〜４００ｍｇ／２５時間であると予測される。
【００１７】
本発明によるポリエチレンと吸着性充填剤の混合物において行われた燃料吸着測定では、該充填剤に対して１５％〜２５％の幅の回収率を得ることができ、これは充填剤１ｇに対して１５０〜２５０ｍｇの吸着に相当する。
【００１８】
マイクロメーター充填剤またはナノメーター充填剤を添加することにより、透過性が２倍から５倍減少しうる。
【００１９】
タンクからの炭化水素放出の平均値（すなわち約２５０ｍｇ／２５時間）を考慮すると、この構造体の１０年間の排出が算出され、１０年間で約８５０ｇである。
【００２０】
透過性減少充填剤（マイクロメーターもしくはナノメーター充填剤）の添加を考慮することにより、１０年間の炭化水素排出量は１７０ｇと４２５ｇの範囲であると考えられる。
【００２１】
吸着性充填剤に対する回収率が約２０％であることを考慮して、自動車の寿命１０年間で排出される全てのガスを捕捉するためには、８００ｇ〜２ｋｇの吸着性充填剤を添加しなければならない。そしてそれは、１つのタンクについて充填剤の質量比率の１０〜３５％程度に相当する。
【００２２】
この予測は最適化されたものではなく、もし１つのデータ（ポリマーのタイプ、排出量の減少、回収の向上、・・・）が変更になった場合には、吸着性充填剤の比率は大きく減少することができる。
【００２３】
したがって、これらの質量比率がポリマータンクの製造に工業的な問題をもたらすことはないことは明白である。よって、本発明およびその変更形態は、炭化水素を含む構造体からの炭化水素排出量の削減について明確な有益性を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】従来技術の構造体の１つを表す図である。
【図２】本発明の原理を図式的に示すものである。
【図３Ａ】本発明の変更態様を表す図である。
【図３Ｂ】本発明の変更態様を表す図である。
【図３Ｃ】本発明の変更態様を表す図である。
【符号の説明】
【００２５】
１、４  ポリマー層
２、３、６、７、９、１０  処理された表面
５  無機充填剤
８マイクロメーターもしくはナノメーター粒子
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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