(57)【要約】【課題】燃料の透過性を大幅に抑制しながらも高分子材料の伸び特性を十分に生かすことができる燃料系部品及びその製造方法を提供する。【解決手段】高分子材料からなるホース形の基材１１中にβ−ジケトン系の金属錯体からなるバリア材１２を含浸させた燃料系ホース１０とした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料と接触する燃料系部品であって、
高分子材料からなる基材中にβ−ジケトン系の金属錯体からなるバリア材を含浸させたものからなる
ことを特徴とする燃料系部品。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料系部品において、
前記高分子材料が、極性を有するものである
ことを特徴とする燃料系部品。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の燃料系部品において、
前記高分子材料が、熱可塑性を有するものである
ことを特徴とする燃料系部品。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の燃料系部品において、
前記基材に対する前記バリア材の金属成分の含浸量が、２〜４０重量％である
ことを特徴とする燃料系部品。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の燃料系部品において、
前記金属錯体が、銅を含んでいるものである
ことを特徴とする燃料系部品。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の燃料系部品の製造方法であって、
前記基材及び前記バリア材を超臨界流体中に曝す
ことを特徴とする燃料系部品の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の燃料系部品の製造方法において、
前記超臨界流体が、二酸化炭素である
ことを特徴とする燃料系部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高分子材料からなる燃料系部品及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の燃料系ホース、燃料系タンク、燃料系パッキン等に用いられる高分子材料からなる燃料系部品は、金属材料からなる燃料系部品よりも、ガソリン等の燃料が透過し易いため、金属材料からなる燃料系部品よりも、燃料が外部に揮発拡散し易くなっている。このため、例えば、下記特許文献１等においては、金属箔を樹脂材料でラミネートした材料からなる燃料系樹脂ホースを適用することにより、燃料の透過性を低減することを提案している。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−００９９５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１等で提案されている燃料系樹脂ホースにおいては、金属箔と樹脂材料との伸び率が大きく異なるため、例えば、金属管の端部を内側に差し込むようにして接続するとき、当該金属管の径サイズ等によっては金属箔が樹脂材料の伸びに追従できずに破損してしまう可能性があった。
【０００５】
このようなことから、本発明は、燃料の透過性を大幅に抑制しながらも高分子材料の伸び特性を十分に生かすことができる燃料系部品及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述した課題を解決するための、本発明に係る燃料系部品は、燃料と接触する燃料系部品であって、高分子材料からなる基材中にβ−ジケトン系の金属錯体からなるバリア材を含浸させたものからなることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る燃料系部品は、上述した燃料系部品において、前記高分子材料が、極性を有するものであることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る燃料系部品は、上述した燃料系部品において、前記高分子材料が、熱可塑性を有するものであることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る燃料系部品は、上述した燃料系部品において、前記基材に対する前記バリア材の金属成分の含浸量が、２〜４０重量％であることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る燃料系部品は、上述した燃料系部品において、前記金属錯体が、銅を含んでいるものであることを特徴とする。
【００１１】
他方、本発明に係る燃料系部品の製造方法は、上述した燃料系部品の製造方法であって、前記基材及び前記バリア材を超臨界流体中に曝すことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る燃料系部品の製造方法は、上述した燃料系部品の製造方法において、前記超臨界流体が、二酸化炭素であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る燃料系部品によれば、基材を構成する高分子材料の隣り合う主鎖間に比較的大きく嵩高い金属錯体の分子が入り込んで、当該主鎖間を塞ぐように当該主鎖間に介在するようになるため、伸び特性をあまり低下させることなく当該主鎖間での燃料の通過を阻害することができることから、燃料の透過性を大幅に抑制しながらも高分子材料の伸び特性を十分に生かすことができる。
【００１４】
また、本発明に係る燃料系部品の製造方法によれば、上述した燃料系部品を容易に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明に係る燃料系部品及びその製造方法を自動車等の燃料系ホースに適用した場合の実施形態を図１〜４に基づいて以下に説明する。図１は、燃料系ホースの外観図、図２は、図１の燃料系ホースの拡大断面図、図３は、図２の燃料系ホースの一部抽出拡大図、図４は、図１の燃料系ホースの製造方法の実施に使用する製造装置の概略構成図である。
【００１６】
図１，２に示すように、本実施形態に係る燃料系ホース１０は、高分子材料からなるホース形の基材１１中にβ−ジケトン系の金属錯体からなるバリア材１２を含浸させたものからなっている。
【００１７】
このような燃料系ホース１０は、前記基材１１及び前記バリア材１２を超臨界流体中に曝すことにより得ることができる。具体的には、例えば、図４に示すように、上記基材１１及び上記バリア材１２を耐圧容器１１１の内部に入れて、開閉弁１１４，１１５を開放し、二酸化炭素ボンベ１１２の調整弁１１２ａを調整すると共に、加圧ポンプ１１３を作動させることにより、二酸化炭素ボンベ１１２から耐圧容器１１１の内部に二酸化炭素（ＣＯ2）１０１を送給して、耐圧容器１１１内の空気を外部にパージした後、開閉弁１１５を閉鎖すると共に加熱器１１６を作動して耐圧容器１１１内の二酸化炭素１０１を所定の条件（例えば５０℃、１０ＭＰａ）の超臨界流体（ＣＯ2の臨界点：約３１℃、７．４ＭＰａ）に調整して前記バリア材１２を超臨界流体に溶解させ、当該耐圧容器１１１内を均一な条件に揃えた後、前記調整弁１１２ａ及び開閉弁１１４を閉鎖し、加圧ポンプ１１３の作動を停止すると共に、上記加熱器１１６を調整して耐圧容器１１１内をさらに昇温（例えば１２０℃）することにより、当該耐圧容器１１１内で超臨界流体となった二酸化炭素１０１と共に上記バリア材１２を前記基材１１の表面から内部に浸入させることにより、当該基材１１中に当該バリア材１２を含浸させ、所定時間経過後、加熱器１１６の作動を停止して耐圧容器１１１の加熱を中止し、所定温度にまで戻ったところで前記開閉弁１１５を徐々に開放して耐圧容器１１１内の圧力を常圧にまで戻すことにより、耐圧容器１１１内から燃料系ホース１０として取り出すことができる。
【００１８】
このようにして基材１１中にバリア材１２を含浸させた燃料系ホース１０においては、図３に示すように、基材１１を構成する高分子材料の隣り合う主鎖１１ａ間に比較的大きく嵩高い金属錯体の分子１２ａが入り込んで、当該主鎖１１ａ間を塞ぐように当該主鎖１１ａ間に介在するようになるので、伸び特性をあまり低下させることなく当該主鎖１１ａ間での燃料の通過を阻害することができる。
【００１９】
したがって、本実施形態に係る燃料系ホース１０によれば、燃料の透過性を大幅に抑制しながらも高分子材料の伸び特性を十分に生かすことができるので、例えば、金属管の端部を内側に差し込むようにして接続しても、外部への燃料の揮発拡散性能の低下を引き起こすことがない。
【００２０】
なお、前記超臨界流体としては、臨界温度や臨界圧力等の物性や溶媒としての特性等の観点から、二酸化炭素が最も好ましい。
【００２１】
また、前記基材１１を構成する高分子材料としては、例えば、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリビニルクロライド（ＰＶＣ）、エチレン−ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）等の樹脂や、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、エピクロロヒドリンゴム（ＥＣＯ）、クロロスルホン化ポリエチレン（ＣＳＭ）等のゴム等を挙げることができ、特に、極性を有する高分子材料（例えば、ＰＡ、ＰＶＣ、ＥＶＯＨ、ＰＶＤＦ等）を適用すると、基材１１に対して超臨界流体が馴染み易く、浸入しやすくなるので、非常に好ましく、さらに、熱可塑性を有する高分子材料（例えば、ＰＡ、ＰＶＣ、ＥＶＯＨ、ＰＶＤＦ等）であると、上記製造の際に基材１１に対してバリア材１２が浸入しやすくなるので、とても好ましい。
【００２２】
また、前記バリア材１２を構成するβ−ジケトン系の金属錯体としては、例えば、ビス（ヘキサフルオロアセチルアセトネート）銅、ビス（ヘキサフルオロアセチルアセトネート）パラジウム、トリス（アセチルアセトネート）アルミニウム、トリス（ジピバロイルメタネート）アルミニウム、ビス（２，２，６，６−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオネート）ニッケル、ビス（２，２，６，６−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオネート）亜鉛、ビス（アセチルアセトネート）亜鉛等をあげることができ、特に、当該金属錯体が銅を含んでいるものであると、超臨界流体の二酸化炭素に対する溶解度を高くすることができるので、非常に好ましい。
【００２３】
このような金属錯体をバリア材１２に適用すると、極性を有する高分子材料からなる基材１１に対してバリア材１２が馴染み易くなるので、バリア材１２を基材１１中に浸入させ易くすることができると共に、バリア材１２を基材１１中に保持させ易くなるだけでなく、モノケトン系のような高い反応性がなく、比較的安定した状態を維持することができ、取扱性が良好となるので、とても好ましい。
【００２４】
また、前記基材１１に対する前記バリア材１２の金属成分の含浸量が、２〜４０重量％であると好ましい（特に、４〜２５重量％であるとより好ましい）。なぜなら、前記基材１１に対する前記バリア材１２の金属成分の含浸量が、２重量％未満であると、燃料の透過性を十分に抑制することができず、４０重量％を超えると、高分子材料からなる基材１１の伸び率が大きく低下してしまうからである。
【００２５】
なお、本実施形態では、自動車等の燃料系ホース１０に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば、自動車等の燃料系タンクや燃料系パッキン等にも本実施形態の場合と同様にして適用することができるのはもちろんのこと、高分子材料からなる燃料系部品であれば、本実施形態の場合と同様にして適用することができる。
【実施例】
【００２６】
本発明に係る燃料系部品の効果を確認するために行った確認試験を図５に基づいて以下に説明する。図５は、試験器具の概略構成図である。
【００２７】
［試験体の作製］
前述した実施形態に基づいて、下記に示す条件で試験体Ａ，Ｂを作製した。なお、比較のため、バリア材を含浸させない基材のままの比較体も作製した。
【００２８】
〈試験体Ａ〉
・基材：厚さ１．１ｍｍ、直径４．０ｃｍの円形状のＰＡ１１シート
・バリア材：ビス（ヘキサフルオロアセチルアセトネート）銅
・超臨界流体：ＣＯ2を５０℃、１０ＭＰａの状態に調整した後、１２０℃にまで昇温
・処理時間：９時間
【００２９】
〈試験体Ｂ〉
・処理時間：２５時間
※上記条件以外は試験体Ａと同一
【００３０】
〈比較体〉
・基材：試験体Ａ，Ｂと同一
※バリア材含浸処理はなし
【００３１】
［試験体中のバリア材の含浸量］
上述したようにして作製した試験体Ａ，Ｂ中のバリア材の金属成分の厚さ方向での含浸量分布を測定したところ、試験体Ａは、図６に示すように、バリア材の金属成分の含浸量が約２〜２２重量％となり、試験体Ｂは、図７に示すように、バリア材の金属成分の含浸量が約４〜２３重量％となった。なお、図６，７で示されているように、試験体Ａ，Ｂの厚さ方向で中心位置よりも外側においてバリア材の含浸量が高くなるのは、バリア材が基材の外側（表面側）から内側（中心側）に向かって徐々に含浸していくからである。
【００３２】
［試験方法］
図５に示すように、開口部を上方に向けたアルミニウム製の試験容器１２１の内部に燃料１０２（ガソリン）を入れ、当該試験容器１２１の開口部を塞ぐように試験体１を載置した後、外面と内面とを連通する連通孔１２２ａを複数形成されたアルミニウム製の蓋板１２２で当該試験容器１２１の上記開口部及び試験体１を覆うように当該蓋板１２２を当該試験容器１２１に締結具１２３で締結固定した後、蓋板１２２を下側に位置させるように上下の向きを反転し（図５Ａ参照）、これを恒温槽（４０℃）に入れて所定時間（３６０〜６００時間）保持すると共に、定期的に重量計測し、重量減少量に基づいて、試験体１の燃料透過抑制率を求める一方、引張り試験を行って、引張り伸び率を求めた。なお、比較体においても、上述と同様にして燃料透過抑制率及び引張り伸び率を求めた。
【００３３】
［試験結果］
その結果を下記の表１に示す。表１からわかるように、試験体Ａ，Ｂは、比較体と同様に十分な引張り伸び率を発現しながらも、燃料透過抑制率を向上できることが確認された。
【００３４】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明に係る燃料系部品は、燃料の透過性を大幅に抑制しながらも高分子材料の伸び特性を十分に生かすことができるので、自動車産業等を始めとする各種産業において、極めて有益に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る燃料系部品を自動車等の燃料系ホースに適用した場合の実施形態の外観図である。
【図２】図１の燃料系ホースの拡大断面図である。
【図３】図２の燃料系ホースの一部抽出拡大図である。
【図４】図１の燃料系ホースの製造方法の実施に使用する製造装置の概略構成図である。
【図５】本発明に係る燃料系部品の効果を確認するために行った確認試験に使用する試験器具の概略構成図である。
【図６】試験体Ａの厚さ方向の位置とバリア材の金属成分の含浸量との関係を表すグラフである。
【図７】試験体Ｂの厚さ方向の位置とバリア材の金属成分の含浸量との関係を表すグラフである。
【符号の説明】
【００３７】
１  試験体
１０  燃料系ホース
１１  基材
１１ａ  主鎖
１２  バリア材
１２ａ  分子
１０１  二酸化炭素
１０２  燃料
１１１  耐圧容器
１１２  二酸化炭素ボンベ
１１２ａ  調整弁
１１３  加圧ポンプ
１１４，１１５  開閉弁
１１６  加熱器
１２１  試験容器
１２２  蓋板
１２２ａ  連通孔
１２３  締結具
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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