(57)【要約】本発明は、１種以上のポリオレフィンを含み、化学薬剤を用いた架橋により、及び／またはエポキシ保護層の存在により不浸透性及び水不溶性とされたポリビニルアルコールフィルムがコーティングされている熱可塑性物質製の、燃料タンクとして使用するのに適する不浸透性中空体に関する。本発明はまた、少なくともポリオレフィンを含む熱可塑性中空体を防水加工する二工程法に関する。第一工程においては、まず中空体の表面にポリビニルアルコールフィルムをコーティングし、第二工程においては、化学薬剤を用いてポリビニルアルコール分子を架橋することにより、及び／またはフィルム上にエポキシ塗料を付着させることにより、ポリビニルアルコールフィルムを不溶化及び防水加工する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
１種以上のポリオレフィンを含み、その１以上の面上のその表面の少なくとも一部にポリビニルアルコールフィルムがコーティングされている熱可塑性物質製の中空体において、そのフィルムの水浸透性及び水溶性が、エステル化及びアセタール化剤から選択された化学薬剤により引き起こされるその分子の架橋状態のために、及び／または大気との界面においてそれを覆う保護層の存在により大いに低下していることを特徴とする中空体。
【請求項２】
前記保護層が、軟質エポキシ、ポリウレタンワニスまたはアクリル系塗料を含むそれらから選択される請求項１に記載の中空体。
【請求項３】
前記化学的架橋剤が、１種以上の以下の化合物：酢酸、エチルヘキシルグリシジルエーテル、長鎖有機酸または二塩基酸及びそれらの酸塩化物、イソシアネート及び尿素から選択されたエステル化剤である請求項１に記載の中空体。
【請求項４】
前記エステル化剤が酢酸である請求項３に記載の中空体。
【請求項５】
１種以上のポリオレフィンを含む熱可塑性物質製の中空体を不浸透化する方法において、第一工程において、中空体の１以上の面上のその表面の少なくとも一部にまずポリビニルアルコールフィルムをコーティングし、第二工程において、化学薬剤でその分子を架橋することにより、及び／またはフィルム上にエポキシ塗料を付着させることにより、フィルムの水溶性を低下させることを特徴とする方法。
【請求項６】
前記熱可塑性物質が、ポリビニルアルコールフィルムの接着促進剤も含み、接着反応が局所的な熱の発生により活性化される請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記局所的な熱の発生が、赤外線及びレーザー線から選択された５００乃至１５０００nmの波長の電磁線で表面を走査することにより起こる請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記局所的な熱の発生が、アルゴンまたは窒素プラズマを用いることにより起こる請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記接着促進剤が、酸無水物をグラフトしたポリオレフィン、酸ペルオキシド及びCO2プラズマにより製造された酸サイトから選択される請求項６〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記中空体の表面にポリビニルアルコールをコーティングする工程を、表面にポリビニルアルコール水溶液を噴霧した後、溶媒の水を蒸発させるために乾燥することにより実施する請求項５〜９のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は熱可塑性物質製の不浸透性中空体に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱可塑性物質製の不浸透性中空体は長年公知である。特に、気体状及び液体炭化水素の浸透性が非常に低い熱可塑性物質製の燃料タンクは公知である。これらの公知のタンクは、実質的に２種類の別のカテゴリーに分類しうる。つまり、一方のタンクは、その内部表面が、プラスチックの性質を改良して処理されたタンクの表面を不浸透性にする反応性ガス（例えば、F2またはSO3）で処理されているタンクであり、もう一方のタンクは、一般的には薄くて機械的な見地からはあまり強くないが、炭化水素の浸透を防ぐバリヤー物質製の内部層を含む多層構造物で形成されたタンクである。
薄いポリプロピレンフィルムを、エポキシコーティングにより保護されたポリビニルアルコール層でコーティングすることにより、包装用のポリプロピレンフィルムの接着性を改良する方法が記載されている特許第GB-1 006 622号も公知である（”Treatment 4”, page 9, line 18）。
しかしながら、この公知の方法では、ポリビニルアルコール層自体のポリプロピレン支持体への接着が良好ではないことが観察されている。特に、例えば燃料タンクとして使用されうる中空体において遭遇する壁のような、壁の厚さが薄い包装用フィルムのそれより実質的に厚い場合には、ポリビニルアルコール層の機械的に完全な状態を長期間保証するには接着が不十分である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
炭化水素に対して不浸透性であり、フッ素または三酸化硫黄のような非常に反応性の気体による処理も、構造物中にバリヤー層を含む多層構造物の使用も必要としない熱可塑性物質製の中空体を提供することが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
このため、本発明は、１種以上のポリオレフィンを含み、その１以上の面上のその表面の少なくとも一部にポリビニルアルコールフィルムがコーティングされている熱可塑性物質製の中空体であって、そのフィルムの水浸透性及び水溶性が、エステル化及びアセタール化剤から選択された化学薬剤により引き起こされるその分子の架橋状態のために、及び／または大気との界面においてそれを覆う保護層の存在により大いに低下している中空体に関する。
“中空体”という用語は、その表面が少なくとも１個の中空部または凹部を有する構造物を意味する。好ましくは、中空体は、本明細書においては液体及び／または気体を含むことを意図する閉じた構造物を意味すると理解される。容器及びタンクが特に好ましい。本発明による中空体は、燃料タンク、特に自動車に存在する、または取り付けられるそれらとしての使用に特に適する。拡大解釈すれば、それらはまた、これらの中空体に結合されうる種々の付属品、及びこれらの付属品を中空体に連結するための界面も意味する。そのような付属品は、例えば、中空体と結合した流体引き出しモジュール及びポンプ、キャニスター、バルブ及び管であり、それらはこの中空体に固定されているか単にそれと連結されている。
本発明による中空体は、液体または気体状燃料、特に１０個未満の炭素原子を含む炭化水素及びアルコール、及びそれらの混合物の浸透性が非常に低い中空体である。本発明による中空体は、２４時間にわたる累積透過を２g未満の炭化水素及び／またはアルコールに制限しうる。
【０００５】
“熱可塑性物質”という用語は、１回以上の熱処理により一時的に成形されうるポリマーを１種以上含む物質を含むと理解される。“ポリマー”という用語は、ホモポリマー及びコポリマー（特に二成分系または三成分系コポリマー）の両方を意味すると理解される。そのようなコポリマーの例は、限定するわけではないが、ランダムコポリマー、直鎖状ブロックコポリマー、その他のブロックコポリマー及びグラフトコポリマーである。
熱可塑性ポリマーはまた、熱可塑性エラストマー、及びそれらのブレンドも含む。
その融点が分解温度以下であるいずれの種類の熱可塑性ポリマーまたはコポリマーも適する。融点範囲が１０℃以上にわたる合成熱可塑性物質が特に適する。そのような物質の例は、その分子量が多分散性を示す物質である。
特に、ポリオレフィン、グラフトポリオレフィン、熱可塑性ポリエステル、ポリケトン、ポリアミド及びそれらのコポリマーが中空体において見いだされうる。
しばしば使用されるコポリマーは、エチレン−ビニルアルコール（EVOH）コポリマーである。ポリマーまたはコポリマーのブレンドも使用しうるし、高分子物質と無機、有機及び／または天然充填剤（限定するわけではないが、例えば、炭素、塩及びその他の無機誘導体、及び天然または高分子充填剤）とのブレンドも使用しうる。
本発明による中空体の熱可塑性物質は、１種以上のポリオレフィンを含む。好ましくは、このポリオレフィンはポリエチレンである。高密度ポリエチレン（HDPE）の場合に優れた結果が示された。
【０００６】
本発明によれば、熱可塑性物質は、その１以上の面上のその表面の少なくとも一部にポリビニルアルコールフィルムがコーティングされている。塗膜は、一面の全てにも、中空体の両面にも製造しうる。それは、高度の不浸透性を必要とする箇所において、その表面の一部に見いだされるのみでもよい。
ポリビニルアルコールは、通常、ポリ酢酸ビニルの加水分解により製造される。しかしながら、ポリビニルアルコールは、その製造中に加水分解されなかったアセテート基をいくらか含みうる。本発明による中空体の熱可塑性物質中に存在するポリビニルアルコールの量は、その加水分解度に依存してある範囲内で変化しうる。本発明による中空体の熱可塑性物質を覆うフィルムには、アセテート基の総数の８０％以上、好ましくは９５％以上の加水分解度が非常に適する。
本発明による中空体の熱可塑性物質を覆うポリビニルアルコールフィルムは、大いに低下した水浸透性及び水溶性を有するという利点を有する。これらの特性は、化学薬剤により架橋されている、または外界の大気との界面において、大気中の水蒸気及び中空体の内側に含まれうる水からポリビニルアルコールフィルムを隔離する保護層により覆われている、ポリビニルアルコールの特別な状態から直接生ずる。化学薬剤によりにより引き起こされる架橋状態、及びポリビニルアルコールを覆う保護層を同時に組み合わせることも可能である。
本発明による中空体の興味深い変形は、熱可塑性物質が接着促進剤を含むものである。この促進剤は、中空体の壁部の層内に分布しうるし、ポリビニルアルコールフィルムに近接した表面部分にのみにも存在しうる。
【０００７】
ポリオレフィンを含む支持体へのポリビニルアルコールフィルムの接着性を増大しうる組成物はいずれも接着促進剤として適する。良好な結果を提供する接着促進剤の一は、酸ペルオキシドまたは１個以上の極性基によりグラフトされたポリオレフィンである。特に適する極性基はカルボキシル基である。酸無水物、特に無水マレイン酸によりグラフトされたポリエチレンの場合に良好な結果が得られた。
接着を促進するための別の有利な変形は、熱可塑性物質との界面における酸サイトの存在である。これらの酸サイトは、ポリビニルアルコールフィルムがエステルにより架橋される場合に特に有利である。
ポリビニルアルコールフィルムが保護層で覆われている場合には、これは軟質エポキシ、ポリウレタンワニスまたはアクリル系塗料を含む層である。
ポリビニルアルコールフィルムを化学薬剤で架橋する場合には、後者はエステル化及びアセタール化剤から、または２種以上のこれらの薬剤の混合物から選択される。２つの前述のカテゴリーの少なくとも一方に属する数種の薬剤の混合物から化学薬剤を選択することも可能である。“エステル化及びアセタール化剤”という表現は、それぞれ、ポリビニルアルコールフィルムの分子の炭素連鎖中に存在するヒドロキシル基を用いてエステル基又はアセタール基を生成するために、ポリビニルアルコールフィルムの少なくとも表面の分子と反応しうる１種以上の化合物を含む組成物を意味すると理解される。
好ましくは、化学的架橋剤はエステル化剤である。選択されうる特に適するエステル化剤には、酢酸、エチルヘキシルグリシジルエーテル、長鎖有機酸または二塩基酸及びそれらの酸塩化物、イソシアネート及び尿素が含まれる。
【０００８】
“長鎖有機酸または二塩基酸”という表現は、８個以上の炭素原子を有する１個以上の炭素連鎖を含む脂肪族及び／または芳香族カルボン酸を意味すると理解される。
“イソシアネート”という用語は、１個以上のイソシアネート（-NCO）基を含む化合物を意味すると理解される。モノイソシアネート及びジイソシアネートが特に適する。モノイソシアネートが好ましい。
優れた結果を提供するエステル化剤の一は酢酸である。
本発明はまた、１種以上のポリオレフィンを含む熱可塑性物質製の中空体を不浸透化する方法であって、第一工程において、中空体の表面にまずポリビニルアルコールフィルムをコーティングし、第二工程において、化学薬剤でポリビニルアルコール分子を架橋することにより、及び／またはフィルム上にエポキシ塗料を付着させることにより、ポリビニルアルコールフィルムを不溶性及び不浸透性にする方法に関する。
この方法において、よく出てくる用語は中空体の記載に関して前述した意味と同一の意味を有する。
本発明による方法を実施する特に有利な方法の一は、ポリビニルアルコールフィルムの接着を活性化する方法である。非常に適する活性化方法の一は、局所的な熱の発生である。中空体中に存在するポリビニルアルコールフィルム及び熱可塑性支持体間の界面において熱を発生させうる手段はいずれでも使用しうる。例えば、ポリビニルアルコールフィルム上に向けた熱風の流れにより、またはポリマー中に吸収されることにより熱を発生させるために、熱可塑性支持体を覆うポリビニルアルコールフィルムの表面を適する波長の電磁線で走査することにより、局所的な熱の発生が起こりうる。
【０００９】
好ましくは、局所的な熱の発生は、１５０００nm以下の波長の赤外線またはレーザー線で熱可塑性支持体を覆うポリビニルアルコールフィルムの表面を走査することにより起こる。また、表面を走査するのに使用される赤外線またはレーザー線の波長は５００nm以上であることが通常適する。
局所的な熱の発生の別の好ましい方法は、ポリビニルアルコールフィルムと直接接する大気中におけるプラズマの使用である。中空体の表面にポリビニルアルコールフィルムをコーティングする作業条件に適合するあらゆる種類のプラズマ及びプラズマを発生させる方法も適する。
コーティングされているのが閉じた中空体の内部面（すなわち、凹部側）である場合には、例えば、アルゴンプラズマ、窒素プラズマまたはアルゴン／窒素混合物を含むプラズマが好ましい。
コーティングされているのが中空体の外部面（すなわち、凸部側）である場合には、空中窒素プラズマトーチを使用するのが好ましい。
いずれの場合にも、マイクロ波発振器を用いてプラズマの発生を高めるのが有利である。
【００１０】
局所的は熱の発生要素としてのプラズマの使用は、前述の酸サイトの事前の発生と組み合わせてもよい。この酸サイトの発生は、プラズマによっても有利に実施しうる。好ましくは、この場合にはCO2プラズマを使用する。また、コーティングされているのが閉じた中空体の内部面であるか外部面であるかに依存して、真空中または大気圧下（プラズマトーチ）で実施しうる。酸サイトが発生した後、アルゴンまたは窒素真空プラズマまたは窒素空中プラズマトーチを用いた局所的熱の発生によりポリビニルアルコールの接着を促進しうる。
中空体の表面にポリビニルアルコールをコーティングする工程は、一様な厚さのポリビニルアルコールフィルムの塗膜を製造しうるいずれかの方法または技術により実施しうる。良好な結果を提供する技術の一は、塗布すべき表面にポリビニルアルコール水溶液を噴霧し、次いで溶媒の水を蒸発させるために塗布された中空体を乾燥させる技術である。熱風により乾燥させるのが非常に適する。
【国際調査報告】
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