CN102917871B - 冷媒输送软管 - Google Patents
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Abstract
本发明的冷媒输送软管具备由气体阻绝层及其外表面相邻的橡胶层组成的内管层,其中,所述橡胶层由橡胶组合物组成,该橡胶组合物相对于100重量份的原料橡胶,含有1~15重量份的烷基苯酚甲醛树脂、和1~8重量份的铝碳酸镁,所述原料橡胶含有从BIMS、以及丁基橡胶及/或卤化丁基橡胶的共聚橡胶所组成的群中选出的至少1种,所述气体阻绝层由聚酰胺树脂组合物组成,该聚酰胺树脂组合物含有将聚酰胺和羧基化改性聚烯烃混合而获得的改性聚酰胺,因此,气体阻绝层和橡胶层的粘合性出色。
Description
技术领域
本发明涉及一种冷媒输送软管。
背景技术
近年来,汽车空调等设备中使用的冷媒输送软管通常采用组合了透气性差的聚酰胺等树脂材料和橡胶材料的树脂橡胶层叠体。
本专利申请人之前提出了一种未使用粘合剂等,便将树脂和橡胶接合的软管(专利文献1)。
此外,作为未使用传统粘合剂便将最内层和中间橡胶层粘合的软管,提出了专利文献2。
现有技术文献
专利文献
【专利文献1】日本专利特许第4365454号公报
【专利文献2】日本专利特开2000-220770号公报
发明概要
发明拟解决的问题
然而,本专利发明人经过研究讨论,发现将树脂层和橡胶层直接粘合时,其粘合性还有改善余地。
因此,本发明目的在于提供一种气体阻绝层和橡胶层的粘合性出色的软管。
发明内容
本专利发明人等为解决上述问题而潜心研究后,发现一种冷媒输送软管,其气体阻绝层和橡胶层的粘合性出色,从而完成了本发明,
该冷媒输送软管具备由气体阻绝层及其外表面相邻的橡胶层组成的内管层,其中,
所述橡胶层由橡胶组合物组成,该橡胶组合物相对于100重量份的原料橡胶,含有1~15重量份的烷基苯酚甲醛树脂、和1~8重量份的铝碳酸镁,
所述原料橡胶含有从BIMS、以及丁基橡胶及/或卤化丁基橡胶的共聚橡胶所组成的群中选出的至少1种,
所述气体阻绝层由聚酰胺树脂组合物组成,该聚酰胺树脂组合物含有将聚酰胺和羧基化改性聚烯烃混合而获得的改性聚酰胺。
即,本发明提供以下1~14的冷媒输送软管。
1.一种冷媒输送软管,具备由气体阻绝层及其外表面相邻的橡胶层组成的内管层,其中,
所述橡胶层由橡胶组合物组成,该橡胶组合物相对于100重量份的原料橡胶,含有1~15重量份的烷基苯酚甲醛树脂、和1~8重量份的铝碳酸镁,
所述原料橡胶含有从BIMS、以及丁基橡胶及/或卤化丁基橡胶的共聚橡胶所组成的群中选出的至少1种,
所述气体阻绝层由聚酰胺树脂组合物组成,该聚酰胺树脂组合物含有将聚酰胺和羧基化改性聚烯烃混合而获得的改性聚酰胺。
2.如上述1所述的冷媒输送软管,其中,所述橡胶组合物相对于100重量份的所述原料橡胶,还配混30~80重量份的炭黑,
所述炭黑的N2SA≥75m2/g且DBP吸油量≥90cm3/100g。
3.如上述1或2所述的冷媒输送软管,其中,所述原料橡胶含有BIMS、丁基橡胶及/或卤化丁基橡胶的共聚橡胶、以及EPDM,
所述原料橡胶中,所述BIMS的含量为5~40重量份,所述BIMS和所述共聚橡胶的含量合计为20~80重量份,EPDM的含量为80~20重量份。
4.如上述1~3中任一项所述的冷媒输送软管,其中,所述聚酰胺树脂组合物还含有铝碳酸镁。
5.如上述4所述的冷媒输送软管,其中,所述聚酰胺树脂组合物中含有的所述铝碳酸镁量相对于100重量份的所述改性聚酰胺为0.5~20重量份。
6.如上述1~5中任一项所述的冷媒输送软管,其中,所述共聚橡胶为卤化丁基橡胶。
7.如上述1~6中任一项所述的冷媒输送软管,其中,所述聚酰胺为从聚酰胺6、聚酰胺11、聚酰胺12、聚酰胺4-6、聚酰胺6-6、聚酰胺6-10、聚酰胺6-12、聚酰胺MXD-6、以及这中间2种以上的共聚物所组成的群中选出的至少1种。
8.如上述1~7中任一项所述的冷媒输送软管,其中,所述橡胶组合物中含有的所述铝碳酸镁未经过表面处理。
9.如上述1~8中任一项所述的冷媒输送软管,其中,所述橡胶组合物中含有的所述铝碳酸镁通过烧结原料铝碳酸镁而制成。
10.如上述1~9中任一项所述的冷媒输送软管,其中,所述气体阻绝层和所述橡胶层之间没有粘合剂层。
11.如上述1~10中任一项所述的冷媒输送软管,其中,所述气体阻绝层和所述橡胶层直接粘合。
12.如上述1~11中任一项所述的冷媒输送软管,其中,所述内管层上有增强层,所述增强层上有外管层。
13.如上述4~12中任一项所述的冷媒输送软管,其中,所述聚酰胺树脂组合物中含有的所述铝碳酸镁未经过表面处理。
14.如上述4~13中任一项所述的冷媒输送软管,其中,所述聚酰胺树脂组合物中含有的所述铝碳酸镁通过烧结原料铝碳酸镁而制成。
发明功效
本发明所述冷媒输送软管的气体阻绝层和橡胶层的粘合性出色。
附图说明
图1是本发明所述软管的合适实例的立体图。
具体实施例
下面,对本发明进行详细说明。
本发明所述冷媒输送软管具备由气体阻绝层及其外表面相邻的橡胶层组成的内管层,其中,所述橡胶层由橡胶组合物组成,该橡胶组合物相对于100重量份的原料橡胶,含有1~15重量份的烷基苯酚甲醛树脂、和1~8重量份的铝碳酸镁,所述原料橡胶含有从BIMS、以及丁基橡胶及/或卤化丁基橡胶的共聚橡胶所组成的群中选出的至少1种,所述气体阻绝层由聚酰胺树脂组合物组成,该聚酰胺树脂组合物含有将聚酰胺和羧基化改性聚烯烃混合而获得的改性聚酰胺。
以下,可能会将本发明所述冷媒输送软管称为“本发明所述软管”。
本发明所述软管具备由气体阻绝层及其外表面相邻的橡胶层组成的内管层。该气体阻绝层和橡胶层之间不存在由粘合剂组成的层。本发明所述软管也包含仅由所述内管层组成而不具有其他层的情形。本发明所述软管的构成在后面会用具体例子进行说明,其也可与以往构成相同。
<橡胶层>
下面,对橡胶层进行说明。
橡胶层采用橡胶组合物形成,该橡胶组合物相对于100重量份的原料橡胶,含有1~15重量份的烷基苯酚甲醛树脂、和1~8重量份的铝碳酸镁,所述原料橡胶含有从BIMS、以及丁基橡胶及/或卤化丁基橡胶的共聚橡胶所组成的群中选出的至少1种。
铝碳酸镁是强力的卤素吸附剂。因此,铝碳酸镁能够积极地将橡胶层(橡胶组合物)中所含卤化物(例如卤化丁基橡胶、BIMS、以及经过卤化的烷基苯酚甲醛树脂)所具有的卤素(例如氯原子、以及溴原子)从卤化物中夺走。其结果,气体阻绝层(聚酰胺树脂组合物)中羧基化改性聚烯烃所具有的羧基与橡胶层(橡胶组合物)的反应量在气体阻绝层和橡胶层的界面上较不含有铝碳酸镁时更多。
因此,气体阻绝层和橡胶层的交联密度提高,气体阻绝层和橡胶层的粘合性出色。
首先,对原料橡胶进行说明。
原料橡胶含有从BIMS、以及丁基橡胶及/或卤化丁基橡胶的共聚橡胶所组成的群中选出的至少1种。原料橡胶可采用能通过酚醛树脂交联的物质。
下面,对所述原料橡胶可含有的BIMS进行说明。
BIMS为p-烷基苯乙烯和异单烯烃的共聚橡胶的溴化物。作为BIMS,例如可例举碳原子数4~7的异单烯烃和p-烷基苯乙烯的共聚橡胶的溴化物,其中p-烷基苯乙烯(PAS)含量为5~25%(质量),溴(Br)含量为1.5%(质量)以上,单位p-烷基苯乙烯和单位溴的质量比为0.15≤Br/PAS≤0.40。具体而言,可例举溴化异丁烯p-甲基苯乙烯共聚橡胶。BIMS的门尼粘度(ML1+8,125℃)为30以上。
碳原子数4~7的异单烯烃例如可例举异丁烯。p-烷基苯乙烯例如可例举p-甲基苯乙烯、p-乙基苯乙烯等碳原子数1~5的对位有烷基的苯乙烯。BIMS中p-烷基苯乙烯的含量是,包括p-烷基苯乙烯的烷基溴化物在内,在具有p-烷基苯乙烯骨架的所有部位,为5~25%(质量),优选5~10%(质量)。如果在5%(质量)以上,则防冷媒透过性等出色。如果在25%(质量)以下,则橡胶组合物在低温下也不会脆化,耐寒性出色。
BIMS有市售产品,例如可例举ExxonMobil Chemical Company生产的EXXPRO系列。具体而言,可例举该公司生产的Exxpro 3745,即异丁烯和p-甲基苯乙烯的共聚橡胶溴化物。
下面,对所述原料橡胶可含有的所述共聚橡胶进行说明。
所述共聚橡胶为丁基橡胶及/或卤化丁基橡胶,优选卤化丁基橡胶。其理由是,由此所获本发明所述软管的粘合性更加出色,从而耐久性提高。
作为丁基橡胶,可以使用一般的异丁烯-异戊二烯橡胶,并无特别限定,但是优选其中异戊二烯的含量为不饱和度0.6~2.5%(摩尔),分子量为门尼粘度35~60(125℃)。
作为卤化丁基橡胶,可例举氯化丁基橡胶、溴化丁基橡胶等。这些卤化丁基橡胶也可使用一般物质,但是使用氯化丁基橡胶时,优选氯含量为1~2.5%(质量),异戊二烯含量为不饱和度0.6~2.5%(摩尔),分子量为门尼粘度30~60(125℃)。此外,使用溴化丁基橡胶时,优选溴含量为1~2.5%(质量),异戊二烯含量为不饱和度0.6~2.5%(摩尔),分子量为门尼粘度25~55(125℃)。
原料橡胶还可含有EPDM。
所述原料橡胶还可含有的EPDM,只要是包含乙烯、丙烯、以及二烯烃在内的单体进行聚合后所获的一般共聚物橡胶即可,并无特别限定。作为市售产品,可例举三井化学公司生产的三井EPT4070。丙烯含量优选10~70%(摩尔),更优选15~50%(摩尔)。二烯烃成分例如可例举亚乙基降冰片烯、二环戊二烯、以及1,4-己二烯。其中,优选交联速度快的亚乙基降冰片烯。二烯烃成分量优选碘价3~25,更优选5~20。
从气体阻绝层和橡胶层的粘合性与橡胶层自身气体阻绝性能之间均衡性出色的角度出发,原料橡胶的组合优选含有BIMS、丁基橡胶及/或卤化丁基橡胶的共聚橡胶、以及EPDM。
从气体阻绝层和橡胶层的粘合性更加出色的角度出发,优选原料橡胶中,BIMS含量为5~40重量份。
从气体阻绝层和橡胶层的粘合性更加出色的角度出发,优选原料橡胶中,BIMS与丁基橡胶及/或卤化丁基橡胶的共聚橡胶的含量合计为20~80重量份。
从气体阻绝层和橡胶层的粘合性更加出色的角度出发,优选原料橡胶中,EPDM含量为80~20重量份。
此处,如果BIMS含量不足5重量份,则难以获得所需的橡胶附着。即,难以在气体阻绝层表面形成所需厚度的粘合橡胶层(在后述的橡胶附着中进行评估)。此外,如果超过40重量份,则难以获得所需的粘合力。即,难以在气体阻绝层表面牢固粘合橡胶层。
此外,更优选上述EPDM含量为70~50重量份。如果EPDM含量不足20重量份,则难以获得所需的粘合力及橡胶附着。此外,如果超过80重量份,则硫化速度变慢,从而软管生产率降低。
接下来,对烷基苯酚甲醛树脂进行说明。
烷基苯酚甲醛树脂可用作所述原料橡胶的交联剂,让原料橡胶发生交联。
烷基苯酚甲醛树脂中,还包含经过卤化的烷基苯酚甲醛树脂(卤化烷基苯酚甲醛树脂)。其中,从气体阻绝层和橡胶层的粘合性更加出色的角度出发,优选卤化烷基苯酚甲醛树脂,更优选溴化烷基苯酚甲醛树脂。
作为烷基苯酚甲醛树脂,例如可以使用田冈化学工业公司生产的Tackirol 250-I等市售产品。
从气体阻绝层和橡胶层的粘合性出色的角度出发,烷基苯酚甲醛树脂的配混量相对于100重量份的所述原料橡胶为1~15重量份,优选2~10重量份,更优选2~7重量份。如果不足1重量份,则难以获得所需的粘合力。即,可能难以在气体阻绝层表面牢固粘合橡胶层。此外,如果超过15重量份,则有时会损害橡胶层的物性(硬度)。
以下,对铝碳酸镁进行说明。
橡胶组合物中含有的铝碳酸镁并无特别限定。铝碳酸镁可以是天然产物、合成物中的任意一种。具体而言,例如可例举:
Mg3ZnAl2(OH)12CO3-wH2O(w表示正实数)、
MgxAly(OH)2x+3y-2CO3-wH2O(其中,x表示1~10,y表示1~10,w表示正实数)、
MgxAly(OH)2x+3y-2CO3[其中,x表示1~10,y表示1~10。具体而言,例如Mg4.3Al2(OH)12.6CO3(商品名DHT-4A-2,协和化学工业公司生产)]、以及
Mg1-xAlxO3.83x[0.2≤x<0.5。具体而言,例如Mg0.7Al0.3O1.15(商品名KW-2200,协和化学工业公司生产)]。
其中,从气体阻绝层和橡胶层的粘合性更加出色、卤素吸附能力高的角度出发,铝碳酸镁优选所拥有的OH量较少者(例如,非水合物者、无上述化学式中wH2O者)以及Mg1-xAlxO3.83x,更优选Mg0.7Al0.3O1.15。化学结构中OH量少的铝碳酸镁,例如可通过烧结(高温条件下)原料铝碳酸镁(例如,通过合成而获得的铝碳酸镁)制成。
作为铝碳酸镁,可以使用市售产品。作为铝碳酸镁的市售产品,例如可例举协和化学工业公司生产的DHT系列(DHT-4A;DHT-4A-2:虽然经过烧结处理,但温度没有后述KW系列的KW-2200高;以及DHT-4C)、该公司生产的KW系列(将DHT系列用更高温度进行烧结处理后的品级,卤素吸附能力较DHT系列更高。KW-2000、KW-2100、KW-2200)、以及堺化学工业公司生产的STABIACEHT系列。
铝碳酸镁为合成物时,作为其制造方法,例如可例举以往众所周知的方法。
作为铝碳酸镁,可以使用经过表面处理的铝碳酸镁、以及未经过表面处理的铝碳酸镁(铝碳酸镁表面未处理者)。作为对铝碳酸镁进行表面处理时使用的表面处理剂,例如可例举脂肪酸(包括高级脂肪酸)、以及脂肪酸酯。
铝碳酸镁从其卤素吸附能力高、气体阻绝层和橡胶层的粘合性更加出色的角度出发,优选未经过表面处理的铝碳酸镁。作为未经过表面处理的铝碳酸镁市售产品,例如可例举KW-2200(协和化学工业公司生产)、以及DHT-4C(协和化学工业公司生产)。
此外,铝碳酸镁从拉伸强度(TB)[MPa]、切断时延伸长度(EB)[%]、100%模数(M100)等橡胶层机械物性出色的角度出发,优选经过表面处理的铝碳酸镁,更优选用高级脂肪酸进行过表面处理的铝碳酸镁。作为经过表面处理的铝碳酸镁市售产品,例如可例举DHT-4A(用高级脂肪酸进行过表面处理。协和化学工业公司生产)、以及DHT-4A-2(将Mg4.3Al2(OH)12.6CO3用高级脂肪酸进行过表面处理。协和化学工业公司生产)。
铝碳酸镁可以分别单独使用,或者将2种以上组合使用。
本发明中,橡胶组合物含有的铝碳酸镁量相对于100重量份的原料橡胶为1~8重量份。该范围时,气体阻绝层和橡胶层的粘合性出色,硫化时间及橡胶层物性在合适的范围内。
此外,从气体阻绝层和橡胶层的粘合性更加出色、硫化时间长度合适的角度出发,铝碳酸镁量相对于100重量份的原料橡胶为优选2~6重量份,更优选2~4重量份。
从气体阻绝层和橡胶层的粘合性更加出色、橡胶层的增强性出色的角度出发,优选橡胶组合物还含有炭黑。
从气体阻绝层和橡胶层的粘合性更加出色、橡胶层的增强性出色的角度出发,优选可用于本发明的炭黑的胶体特性是N2SA≥75m2/g且DBP吸油量≥90cm3/100g。如果N2SA不足75m2/g或者DBP吸油量不足90cm3/100g,则难以在气体阻绝层表面牢固粘合橡胶层。
N2SA优选80~150m2/g,更优选80~120m2/g。
DBP吸油量优选95~140cm3/100g,更优选100~130cm3/100g。
此处,N2SA是指吸附在炭黑表面的氮分子量,具体而言,是指按照JIS K 6217-2中的规定方法测量求出的值。
此外,DBP吸油量是指炭黑集合体吸收的油分量,具体而言,是指按照JIS K 6217-4中的规定方法测量求出的值。
作为N2SA≥75m2/g且DBP吸油量≥90cm3/100g的炭黑,例如可例举ISAF、HAF以上品级者。
从气体阻绝层和橡胶层的粘合性更加出色的角度出发,所述炭黑的配混量相对于100重量份的原料橡胶为优选30~80重量份,更优选40~65重量份。如果不足30重量份,则难以获得所需的粘合力。即,难以在气体阻绝层表面牢固粘合橡胶层。此外,如果超过80重量份,则未硫化橡胶的粘度增高,从而影响加工性。
橡胶组合物(橡胶层)除了原料橡胶、烷基苯酚甲醛树脂、铝碳酸镁、以及炭黑之外,还可含有烷基苯酚甲醛树脂以外的交联剂、锌白(ZnO)、硫化助剂、硫化促进剂、以及添加剂。
作为硫化助剂,例如可例举乙酰基酸、丙酸、丁酸、硬脂酸、丙烯酸、马来酸等脂肪酸,以及乙酰基酸锌、丙酸锌、丁酸锌、硬脂酸锌、丙烯酸锌、马来酸锌等脂肪酸锌。
作为硫化促进剂,例如可例举二硫化四甲基秋兰姆(TMTD)、二硫化四乙基秋兰姆(TETD)等秋兰姆类,环六亚甲基四胺等醛氨类,二苯胍等胍类,二硫化二苯并噻唑(DM)等噻唑类,以及环己基苯并噻唑基亚磺酰胺等亚磺酰胺类的物质。
作为添加剂,例如可例举粘土等填充剂、炭黑以外的增强剂、石蜡油等软化剂、可塑剂、加工助剂、防老化剂、颜料、增粘剂、润滑剂、以及分散剂等。
橡胶组合物的制造方法并无特别限定。例如可如下制得:在BIMS、丁基橡胶及/或卤化丁基橡胶、以及EPDM中,根据需要加入炭黑及上述添加剂,通过辊子、班伯里密炼机等进行混合,然后加入烷基苯酚甲醛树脂及铝碳酸镁,并根据需要加入其他的锌白、硫化助剂、以及硫化促进剂进行混合。
从与相邻构件之间的强度均衡性出色的角度出发,由所获橡胶组合物获得的硫化薄片的拉伸强度(TB)优选6MPa以上,更优选8~25MPa。拉伸强度(TB)的测量方法与实例中所述的方法相同。与相邻构件之间的强度均衡性是指,橡胶层的强度与橡胶层相邻的气体阻绝层、或者能够和橡胶层相邻的增强层、外管层的强度之间的均衡性。例如附图1所示,在具有气体阻绝层(树脂)、橡胶层(配混铝碳酸镁)、增强层(例如纤维或钢丝)、以及外管层这一构造的软管中,气体阻绝层及增强层和橡胶层相邻。此情形下,如果橡胶层强度低(不足6MPa),则橡胶层处于被更硬的气体阻绝层和增强层夹住的状态,当软管受到反复振动等过度使用后,橡胶层容易损坏。由橡胶组合物获得的硫化薄片的拉伸强度(TB)在上述范围内时,当软管受到反复振动等过度使用后,由于与相邻构件之间的强度均衡性出色,所以橡胶层不易损坏。
橡胶层可通过将橡胶组合物例如挤成管状而形成。
橡胶层的厚度并无特别限定,优选0.5~3.0mm。
<气体阻绝层>
下面,对气体阻绝层进行说明。
本发明所述软管的气体阻绝层采用聚酰胺树脂组合物形成,该聚酰胺树脂组成物含有将聚酰胺和羧基化改性聚烯烃混合而获得的改性聚酰胺。
制造改性聚酰胺时使用的聚酰胺并无特别限定。其中,从防冷媒透过性更加出色的角度出发,优选为从聚酰胺6、聚酰胺11、聚酰胺12、聚酰胺4-6、聚酰胺6-6、聚酰胺6-10、聚酰胺6-12、聚酰胺MXD-6、以及这中间2种以上的共聚物所组成的群中选出的至少1种。
作为制造改性聚酰胺时使用的羧基化改性聚烯烃,例如可优选使用在乙烯、丙烯、丁二烯等烯烃及二烯烃单体经过单独聚合或共聚合形成的聚烯烃中,接枝聚合无水马来酸等酸酐,由此导入约0.1~10%(摩尔)官能基的改性聚烯烃。
从气体阻绝层和橡胶层的粘合性更加出色的角度出发,聚酰胺和羧基化改性聚烯烃的混合比(质量比)优选90/10~50/50,更优选85/15~65/35。羧基化改性聚烯烃的比例如果较大,则虽然本发明所述软管的柔软性改善,但是防冷媒透过性可能会降低,此外,如果较小,则虽然防冷媒透过性改善,但是橡胶层的粘合性及柔软性会有变差的趋势。
改性聚酰胺只要是将聚酰胺和羧基化改性聚烯烃混合而获得的物质即可,并无特别限定。改性聚酰胺可以采用聚酰胺和羧基化改性聚烯烃的合金。
作为改性聚酰胺,例如可例举杜邦公司生产的Zytel ST801、ZytelST811、以及Zytel ST811HS等Zytel ST系列等,即将聚酰胺6和无水马来酸改性聚烯烃进行合金化处理后的物质。
本发明也包括聚酰胺树脂组合物仅含有改性聚酰胺的情况。可以仅用改性聚酰胺形成气体阻绝层。
从气体阻绝层和橡胶层的粘合性更加出色的角度出发,优选聚酰胺树脂组合物还含有铝碳酸镁。
聚酰胺树脂组合物中可以含有的铝碳酸镁与橡胶组合物中含有的铝碳酸镁具有相同含义。作为聚酰胺树脂组合物中可以含有的铝碳酸镁,与橡胶组合物中含有的铝碳酸镁同样,可以使用经过表面处理者、以及未经过表面处理者。
其中,从气体阻绝层和橡胶层的粘合性更加出色、卤素吸附能力高的角度出发,铝碳酸镁优选所拥有的OH量较少者以及Mg1-xAlxO3.83x,更优选Mg0.7Al0.3O1.15。
铝碳酸镁从其卤素吸附能力高、气体阻绝层和橡胶层的粘合性更加出色的角度出发,优选未经过表面处理的铝碳酸镁。
此处,铝碳酸镁从柔软性(气体阻绝层及软管整体的柔软性,软管自身的弯曲刚性低,发动机室内的盘绕性好)及非振动传递性(冷媒压缩用压缩机的振动难以传递到车辆的车身侧,对车内的振动及噪音影响小)出色的角度出发,优选经过表面处理的铝碳酸镁,更优选用高级脂肪酸进行过表面处理的铝碳酸镁。
聚酰胺树脂组合物中可以含有的铝碳酸镁能够与橡胶组合物中含有的铝碳酸镁相同,也能够不同。作为橡胶组合物中含有的铝碳酸镁与聚酰胺树脂组合物中可以含有的铝碳酸镁的组合(两者不同时,以下将表述前者为橡胶组合物中含有的铝碳酸镁,表述后者为聚酰胺树脂组合物中可以含有的铝碳酸镁),例如可例举:两者均为MgxAly(OH)2x+3y-2CO3-wH2O的组合、两者均为铝碳酸镁所拥有OH量较少者的组合、两者均为Mg1-xAlxO3.83x的组合、两者均为经过表面处理的组合、两者均为未经过表面处理的组合、MgxAly(OH)2x+3y-2CO3-wH2O和Mg1-xAlxO3.83x的组合、Mg1-xAlxO3.83x和MgxAly(OH)2x+3y-2CO3-wH2O的组合、经过表面处理和未经过表面处理的组合、以及未经过表面处理和经过表面处理的组合。
从气体阻绝层和橡胶层的粘合性更加出色、柔软性(气体阻绝层及软管整体的柔软性,软管自身的弯曲刚性低,发动机室内的盘绕性好)及非振动传递性(冷媒压缩用压缩机的振动难以传递到车辆的车身侧,对车内的振动及噪音影响小)出色的角度出发,聚酰胺树脂组合物中含有的铝碳酸镁量相对于100重量份的改性聚酰胺为优选0.5~20重量份。
此外,从气体阻绝层和橡胶层的粘合性更加出色,柔软性及非振动传递性出色,以及这些粘合性、柔软性、非振动传递性之间均衡性好的角度出发,聚酰胺树脂组合物中含有的铝碳酸镁量相对于100重量份的改性聚酰胺为优选1~15重量份,更优选2~15重量份,尤其优选3~15重量份,特别优选3~8重量份。
聚酰胺树脂组合物含有铝碳酸镁时,从气体阻绝层和橡胶层的粘合性更加出色,柔软性及非振动传递性出色,以及这些粘合性、柔软性、非振动传递性之间均衡性好的角度出发,橡胶组合物中含有的铝碳酸镁和聚酰胺树脂组合物中含有的铝碳酸镁的合计量相对于原料橡胶和改性聚酰胺的100重量份的合计量为优选0.75~14重量份,更优选2~8重量份。
聚酰胺树脂组合物含有铝碳酸镁时,从气体阻绝层和橡胶层的粘合性更加出色,柔软性及非振动传递性出色,以及这些粘合性、柔软性、非振动传递性之间均衡性好的角度出发,橡胶组合物中含有的铝碳酸镁和聚酰胺树脂组合物中含有的铝碳酸镁的质量比(橡胶组合物:聚酰胺组合物)优选(1~8):(0.5~20),更优选(3~8):(2~10)。
根据需要,在不影响本发明目的的范围内,聚酰胺树脂组合物可以含有添加剂。作为添加剂,例如可例举填充剂、增强剂、防老化剂、可塑剂、颜料(染料)、增粘剂、润滑剂、分散剂、以及加工助剂。
聚酰胺树脂组合物对其制造并无特别限定。例如可例举以下方法:使用双轴混碾挤出机,将改性聚酰胺及铝碳酸镁、以及可根据需要使用的添加剂进行混合。
从混合加工性出色的角度出发,混合温度优选180~300℃,更优选200~280℃。
由聚酰胺树脂组合物形成的硬化物(例如薄片)的杨氏模量优选300MPa以下,更优选270MPa以下。
如果硬化物的杨氏模量为300MPa以下,则柔软性及非振动传递性出色。如果硬化物的杨氏模量超过300MPa,则软管自身的弯曲刚性高,发动机室内的盘绕性差,冷媒压缩用压缩机的振动会传递到车辆的车身侧,容易在振动和声音方面产生问题。
本发明中,通过使相对于100重量份的改性聚酰胺的铝碳酸镁量保持在0.5~20重量份,可以将硬化物的杨氏模量控制在300MPa以下。
本发明中,杨氏模量是使用聚酰胺树脂组合物在230℃条件下制成薄片,并从薄片上切取宽5mm、长80mm、厚0.15mm大小的试验片作为试验体(实例中的试验体),然后以50mm/分钟的拉伸速度,依照JIS K 7161对所获试验体进行测量而得的数据。
气体阻绝层可通过将聚酰胺树脂组合物例如挤成管状而形成。
气体阻绝层的厚度虽然并无特别限定,但是优选0.01~0.50mm,更优选0.05~0.30mm,尤其优选0.05~0.20mm。如果在此范围内,则具有成型作业性、防冷媒透过性、以及可绕性变得更加良好的趋势。
本发明所述软管具备由气体阻绝层及其外表面相邻的橡胶层组成的内管层。气体阻绝层和橡胶层可以相邻并直接粘合,所以气体阻绝层和橡胶层之间无需通过粘合剂层。
如果内管层不是由含有特定含量的上述特定成分的橡胶层及气体阻绝层组成,则无法在不使用粘合剂的情况下牢固硫化(交联)粘合气体阻绝层和橡胶层。即,无法体现高粘合性(高粘合力及高橡胶附着)。
本发明所述软管的内径、外径、以及长度并无特别限定。
例如软管的内径优选5~20mm,更优选7~17mm。
本发明所述软管只要具备所述内管层即可,另外还可以具有增强层及外管层。
作为优选形态之一,可例举本发明所述软管在内管层上有增强层,在增强层上有外管层。
作为增强层,可以形成叶片状,也可以形成螺旋状,并无特别限定。作为所使用的材料,可例举线、以及钢丝等。作为增强线,例如可例举用维尼纶纤维、人造丝纤维、聚酯纤维、尼龙纤维、以及芳香族聚酰胺纤维等制成的线。此外,作为增强用钢丝,例如可例举硬钢线,更具体而言,为了防锈及增加粘合性,例如可例举镀黄铜钢丝或镀锌钢丝。
外管层形成于所述内管层及所述增强层的外侧,其材质、构造、以及厚度等并无特别限定,可使用通常采用的橡胶组合物、树脂、以及金属丝等。作为橡胶组合物,也可采用和内管层橡胶层所用橡胶组合物相同的物质。橡胶组合物中,除了烷基苯酚甲醛树脂以外,还可以适当配混交联剂、填充剂、增强剂、可塑剂、防老化剂、硫化促进剂、软化剂、增粘剂、润滑剂、分散剂、以及加工助剂等。作为树脂,例如可例举聚酰胺树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂、聚甲醛树脂、聚氯乙烯树脂、聚丙烯、以及聚乙烯等。此外,在确保软管柔软性且不影响非振动传递性的范围内,为了能通过增加重量来提高振动吸收性能和提高强度,外管层还可含有金属及纤维。外管层例如可以采用实心状、以及海绵状。此外,外管层例如可以采用筒状,即***本发明所述软管来使用的形式;以及螺旋状、弹簧状,即卷在本发明所述软管上使用的形式。
外管层的厚度优选1~5mm,更优选0.5~3mm,尤其优选1~2mm。
外管层也可形成多层。
下面,使用附图对本发明所述软管的构成进行说明。本发明并不限定于附图。
图1是表示本发明所述软管的合适实例的图。
图1中,本发明所述软管1具备由气体阻绝层21及其外表面相邻的橡胶层22组成的内管层2。气体阻绝层21和橡胶层22之间不存在粘合剂层。但是本发明中,橡胶层含有铝碳酸镁,由此能够牢固粘合气体阻绝层和橡胶层。
该合适实例中,橡胶层22上面具有增强层3,进而,其上面具有外管层4。本发明所述软管也可仅具有内管层2。
本发明所述软管只要具备所述内管层即可,并无特别限定,还可在使用图1进行说明的合适实例所述外管层的更外侧具有其他层。
此外,本发明所述软管虽然并不一定需要具有上述增强层,但是具备增强层后,将提升软管的拉伸断裂强度、可用压力范围、以及金属件安装性,因此优选。尤其在将本发明所述软管用于输送高压流体时,优选具有增强层。
下面,对本发明所述软管的制造方法进行说明。
本发明所述软管的制造方法并无特别限定,可以使用以往众所周知的方法。例如,气体阻绝层及橡胶层可以通过分别挤出成型或一起挤出成型而获得。此处,橡胶层只要是用上述橡胶组合物形成即可。气体阻绝层只要是用上述聚酰胺树脂组合物形成即可。例如,如果是使用上述图1进行说明的合适实施例所述软管,则可如下制得:在气体阻绝层的外表面上层叠橡胶层,进而通过编织或螺旋缠绕等方式层叠增强层及外管层(外侧橡胶层),然后对整体进行硫化而获得。硫化(交联)可在约150~180℃的条件下进行。
此外,作为其他制造方法,可以在心轴上依次层叠气体阻绝层、橡胶层、增强层、以及外管层后,在140~190℃条件下,通过加压硫化、蒸汽硫化、烘箱硫化(热气硫化)、或者温水硫化,对心轴上的层叠体进行30~180分钟的硫化粘合,制成软管。
本发明所述软管中,气体阻绝层和橡胶层的粘合性出色,因此不会出现气体或液体滞留气体阻绝层和橡胶层的粘合界面,从而在该部分气体阻绝层处鼓起的情况。此外,本发明所述软管无需使用粘合剂等对气体阻绝层和橡胶层进行粘合,因此能够消除粘合剂等中所含溶剂对环境造成的不良影响,并减少软管制造工序,降低成本。
可用于本发明所述软管的含冷媒组合物并无特别限定。例如可例举含有氟化合物等冷媒和润滑剂的组合物。
作为含冷媒组合物中含有的冷媒,例如可例举:2,3,3,3-四氟丙烯(结构式:CF3-CF=CH2、HFO-1234yf)等具有双键的氟化合物;以及HFC-134a(结构式:CF3-CFH2)等饱和氢氟碳化物。
含冷媒组合物中含有的润滑油并无特别限定。例如可例举以往众所周知者。
本发明所述软管为可用于输送冷媒的软管,例如可适用于空调软管(例如汽车空调)等流体输送软管。此外,除了空调软管之外,本发明所述软管例如还可用于温水软管(温度调节设备用)。
实例
以下,使用实例更加详细地说明本发明所述软管。然而,本发明并不限定于这些实例。
<橡胶组合物的制造>
将以下所示成分(溴化烷基苯酚甲醛树脂、硬脂酸锌、以及铝碳酸镁除外)以各表所示量(重量份)通过辊子、班伯里密炼机进行混碾,然后在其中以同表所示量(重量份)加入溴化烷基苯酚甲醛树脂、硬脂酸锌、以及铝碳酸镁,将其混碾后,制成橡胶组合物。
·丁基橡胶(IIR):EXXON BUTYL 268,日本丁基株式会社生产
·溴化丁基橡胶(Br-IIR):EXXON BROMOBUTYL 2255,日本丁基株式会社生产
·BIMS:Exxpro 3745,EXXONMOBIL CHEMICAL COMPANY生产
·EPDM:三井EPT4070,三井化学公司生产
·炭黑[C.B(ISAF)]:昭黑N220,昭和卡伯特公司生产。N2SA≥75m2/g且DBP吸油量≥90cm3/100g的炭黑
·炭黑[C.B(HAF)]:昭黑N330,昭和卡伯特公司生产。N2SA≥75m2/g且DBP吸油量≥90cm3/100g的炭黑
·St Acid:硬脂酸,Lunac YA,花王株式会社生产
·铝碳酸镁1:KW-2200,协和化学工业公司生产。Mg0.7Al0.3O1.15,无表面处理,有烧结处理
·铝碳酸镁3:DHT-4A,协和化学工业公司生产。Mg4.5Al2(OH)13CO3-3.5H2O,用高级脂肪酸进行过表面处理。无烧结处理。
·石蜡油:加工油123,昭和壳牌石油公司生产
·硬脂酸锌:硬脂酸锌,正同化学工业公司生产
·溴化烷基苯酚甲醛树脂:Tackirol 250-I,田冈化学工业株式会社生产
<聚酰胺树脂组合物的制造>
按照各表所示量(重量份)使用以下所示原料,将其用双轴混碾挤出机均匀混合,制成同表所示的聚酰胺树脂组合物2~5。另外,聚酰胺树脂组合物1为100重量份的改性聚酰胺(聚酰胺6和羧基化改性聚烯烃的合金)[商品名Zytel ST811HS,杜邦公司生产]。
·改性聚酰胺:聚酰胺6和羧基化改性聚烯烃的合金[商品名ZytelST811HS,杜邦公司生产]
·铝碳酸镁2:KW-2200,协和化学工业公司生产。Mg0.7Al0.3O1.15,无表面处理,有烧结处理
·铝碳酸镁4:DHT-4A,协和化学工业公司生产。Mg4.5Al2(OH)13CO3-3.5H2O,用高级脂肪酸进行过表面处理。无烧结处理。
<评估>
使用以下所示方法对橡胶组合物的挤出加工性试验、橡胶组合物的物性、聚酰胺树脂组合物的杨氏模量、橡胶组合物和聚酰胺树脂组合物的粘合性试验、以及分层剥离试验进行评估。结果如各表所示。
[橡胶组合物的挤出加工性试验]
测量上述所获各橡胶组合物的最低门尼粘度。最低门尼粘度是指JIS K6300-1的门尼焦烧试验中,在125℃下测量的值(Vm)。
此外,在小型螺杆式挤出机(螺杆采用压缩形式)上组装圆杆状模头,在模头及气缸温度80℃、转速60rpm的状态下,确认挤出性。然后,外观等方面达到可作为软管使用等级的形状表示为“○”,为无法使用等级的表示为“×”。
[橡胶组合物的物性]
使用150℃的压力成型机在面压3.0MPa的压力下,对上述所获各橡胶组合物硫化45分钟,制成2mm厚的硫化薄片。从该薄片上切取JIS3号哑铃状试验片,遵照JIS K6251在拉伸速度500mm/分钟下进行拉伸试验,并在室温下测量拉伸强度(TB)[MPa]、切断时延伸长度(EB)[%]、以及100%模数(M100)[MPa]。
本发明中,拉伸强度(TB)在6MPa以上时,适合作为冷媒输送软管。
此外,依照JIS K6253的A型硬度计,测量各橡胶组合物的硬化物在室温下的硬度(HS)。
[聚酰胺树脂组合物的杨氏模量]
在230℃条件下采用电热加压方式,将上述所获聚酰胺树脂组合物制成薄片,从薄片上切取宽5mm、长80mm、厚0.15mm大小的试验片,并以此作为试验体。
以50mm/分钟的拉伸速度,依照JIS K 7161,测量所获试验体的杨氏模量。
[软管的制造]
使用各实例及各比较例的橡胶组合物和聚酰胺树脂组合物,制成软管。
具体而言,首先使用挤出机将上述所获聚酰胺树脂组合物拉到心轴(外径11mm)上成型,形成厚0.1mm的气体阻绝层。
其次,使用上述所获橡胶组合物,在上述所获气体阻绝层的外表面上形成厚1.4mm的橡胶层。在气体阻绝层的外表面上层叠橡胶层后,通过对整体进行硫化,获得仅由内管层组成的软管。硫化条件是在约150~180℃下,施加蒸汽压进行硫化。于是,获得壁厚1.5mm、外径14mm的软管。
另外,比较例1-1中,使用了粘合剂(Chemlok 402X,Lord Corporation生产)来粘合气体阻绝层和橡胶层。
[橡胶组合物和聚酰胺树脂组合物的粘合性试验]
针对上述所获各软管,以剥离速度50mm/分钟剥离橡胶层,测量此时的粘合力及橡胶附着。
此处,粘合力是指25mm单位宽度的粘合力(N)。此外,将粘合力40N/25mm以上者评估为“○”,将粘合力不足40N/25mm者评估为“×”。
橡胶附着则对其面积和厚度进行了评估。
橡胶附着(面积)是指,在上述粘合力评估后剥离的气体阻绝层上,从橡胶层上剥离的橡胶附着的面积比(%)。
橡胶附着(厚度)是通过目测,评估从橡胶层剥离并粘在气体阻绝层上的橡胶厚度,表示为“厚”、“略厚”、“薄”、“界面”(指在气体阻绝层和橡胶层的界面上剥离)。
橡胶附着的判定,是将橡胶附着“厚”者评估为“○(良好)”,将橡胶附着“略厚”者评估为“△”,将“薄”以及在“界面”剥离者评估为“×”,并将其记录。
[分层剥离试验]
采用和上述相同的方法,制成软管内径11mm、外径14mm(软管壁厚1.5mm)、长50cm的软管。
其次,在软管中封入冷媒(HFC-134a)后,将软管两末端安装金属件并封口,在90℃的烘箱中放置24小时。此处,冷媒是采用0.6g/cm3的方式封入。
其次,释放冷媒后,立刻放入120℃的烘箱,放置24小时。
然后,在这之后,将软管切成两半(纵切),确认树脂(气体阻绝层)的剥离无树脂剥离者表示为“○”,发生树脂剥离者表示为“×”。
由第1表、第2表所示结果可明确,在使用粘合剂对气体阻绝层和橡胶层进行粘合的比较例1-1中,橡胶附着薄,分层剥离试验中发生树脂剥离,气体阻绝层和橡胶层的粘合不充分。
在橡胶组合物未含有铝碳酸镁的比较例1-2中,界面发生剥离,因此无橡胶附着,气体阻绝层和橡胶层的粘合不充分。在橡胶组合物未含有铝碳酸镁的比较例2、4中,橡胶附着薄或者略厚,气体阻绝层和橡胶层的粘合不充分。在橡胶组合物未含有铝碳酸镁的比较例3中,气体阻绝层和橡胶层之间的粘合力(聚酰胺树脂组合物和橡胶组合物之间的粘合力。下同)低,粘合性差。
在铝碳酸镁量相对于100重量份的原料橡胶超过8重量份的比较例5中,虽然粘合性出色,但是橡胶层的拉伸强度(TB)不足6MPa,无法作为冷媒输送软管使用。
在铝碳酸镁量相对于100重量份的原料橡胶不足1重量份的比较例6中,橡胶附着略厚,气体阻绝层和橡胶层的粘合不充分。
另外,比较例2相当于专利文献2所述的形态。此外,比较例4相当于专利文献1所述的形态。
相对于此,在实例1~14、20、21中,气体阻绝层和橡胶层之间的粘合力高,粘合性出色,气体阻绝层的杨氏模量合适。
其中,在原料橡胶含有BIMS、卤化丁基橡胶的Br-IIR、以及EPDM的实例3~14、20、21中,粘合力高,粘合性更加出色。
此外,在实例1~14、20、21中,即便分层剥离试验中,也未发生树脂剥离。
由比较实例4和实例20可知,较之含有经过表面处理的铝碳酸镁的实例20,在含有未经过表面处理的铝碳酸镁的实例4中,气体阻绝层和橡胶层之间的粘合力高,粘合性更加出色。实例10和实例21的比较也是相同结论。
此外,较之实例4,在实例20中,橡胶组合物的拉伸强度(TB)[MPa]、切断时延伸长度(EB)[%]、100%模数(M100)、以及硬度等机械强度高。实例10和实例21的比较也是相同结论。
由比较实例4和实例10可知,较之实例4,在橡胶组合物及聚酰胺树脂组合物两者均含有铝碳酸镁的实例10中,气体阻绝层和橡胶层之间的粘合力高,粘合性更加出色。实例20和实例21的比较也是相同结论。
[实例15]<具有增强层及外管层的软管1的制造>
在外径11mm的热塑性树脂制心轴的表面上,通过树脂挤出机,用实例4的聚酰胺树脂组合物1挤出(挤出温度240℃)0.15mm厚的气体阻绝层,在其表面上挤出厚1.2mm的橡胶层(实例4的橡胶组合物)作为内管层,在其上面形成将总线量80,000dtex的PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)纤维交替螺旋状缠绕的2层增强层,在其上面挤出厚1.0mm的包覆橡胶层(使用下述的丁基橡胶类组合物A)作为外管层,再在其上面挤出众所周知的聚甲基戊烯树脂作为外皮,将所获管状层叠体在160℃条件下硫化100分钟后,从管状层叠体上除掉外皮和心轴,制成软管。将所获软管作为软管1。软管1中,气体阻绝层和橡胶层的粘合性出色。
丁基橡胶类组合物A(包覆橡胶层):含有100重量份的丁基橡胶、80重量份的炭黑(HAF)、3重量份的硬脂酸、10重量份的石蜡油、2重量份的氧化锌、以及8重量份的溴化烷基苯酚甲醛树脂的组合物。
[实例16]<软管2的制造>
除了将实例4中使用的聚酰胺树脂组合物1替换成实例7中使用的聚酰胺树脂组合物2之外,其他与实例15相同,制成软管2。软管2中,气体阻绝层和橡胶层的粘合性出色。
[实例17]<软管3的制造>
除了将实例4中使用的聚酰胺树脂组合物1替换成实例10中使用的聚酰胺树脂组合物3之外,其他与实例15相同,制成软管3。软管3中,气体阻绝层和橡胶层的粘合性出色。
[实例18]<软管4的制造>
除了将实例10中使用的橡胶组合物替换成实例9中使用的橡胶组合物之外,其他与实例17相同,制成软管4。软管4中,气体阻绝层和橡胶层的粘合性出色。
[实例19]<软管5的制造>
除了将实例10中使用的橡胶组合物替换成实例11中使用的橡胶组合物之外,其他与实例17相同,制成软管5。软管5中,气体阻绝层和橡胶层的粘合性出色。
符号说明
1 本发明所述软管
2 内管层
21 气体阻绝层
22 橡胶层
3 增强层
4 外管层
Claims (15)
1.一种冷媒输送软管,具备由气体阻绝层及其外表面相邻的橡胶层组成的内管层,其中,
所述橡胶层由橡胶组合物组成,该橡胶组合物相对于100重量份的原料橡胶,含有1~15重量份的烷基苯酚甲醛树脂、和1~8重量份的铝碳酸镁,
所述原料橡胶含有BIMS、丁基橡胶及/或卤化丁基橡胶的共聚橡胶、以及EPDM,
所述气体阻绝层由聚酰胺树脂组合物组成,该聚酰胺树脂组合物含有将聚酰胺和羧基化改性聚烯烃混合而获得的改性聚酰胺。
2.如权利要求1所述的冷媒输送软管,其中,所述橡胶组合物相对于100重量份的所述原料橡胶,还配混30~80重量份的炭黑,
所述炭黑的N2SA≥75m2/g且DBP吸油量≥90cm3/100g。
3.如权利要求1或2所述的冷媒输送软管,其中,所述原料橡胶中,所述BIMS的含量为5~40重量份,所述BIMS和所述共聚橡胶的含量合计为20~80重量份,EPDM的含量为80~20重量份。
4.如权利要求1或2所述的冷媒输送软管,其中,所述聚酰胺树脂组合物还含有铝碳酸镁。
5.如权利要求4所述的冷媒输送软管,其中,所述聚酰胺树脂组合物中含有的所述铝碳酸镁量相对于100重量份的所述改性聚酰胺为0.5~20重量份。
6.如权利要求1或2所述的冷媒输送软管,其中,所述共聚橡胶为卤化丁基橡胶。
7.如权利要求1或2所述的冷媒输送软管,其中,所述聚酰胺为从聚酰胺6、聚酰胺11、聚酰胺12、聚酰胺4-6、聚酰胺6-6、聚酰胺6-10、聚酰胺6-12、聚酰胺MXD-6、以及这中间2种以上的共聚物所组成的群中选出的至少1种。
8.如权利要求1或2所述的冷媒输送软管,其中,所述橡胶组合物中含有的所述铝碳酸镁未经过表面处理。
9.如权利要求1或2所述的冷媒输送软管,其中,所述橡胶组合物中含有的所述铝碳酸镁通过烧结原料铝碳酸镁而制成。
10.如权利要求1或2所述的冷媒输送软管,其中,所述气体阻绝层和所述橡胶层之间没有粘合剂层。
11.如权利要求1或2所述的冷媒输送软管,其中,所述气体阻绝层和所述橡胶层直接粘合。
12.如权利要求1或2所述的冷媒输送软管,其中,所述内管层上有增强层,所述增强层上有外管层。
13.如权利要求4所述的冷媒输送软管,其中,所述聚酰胺树脂组合物中含有的所述铝碳酸镁未经过表面处理。
14.如权利要求4所述的冷媒输送软管,其中,所述聚酰胺树脂组合物中含有的所述铝碳酸镁通过烧结原料铝碳酸镁而制成。
15.如权利要求13所述的冷媒输送软管,其中,所述聚酰胺树脂组合物中含有的所述铝碳酸镁通过烧结原料铝碳酸镁而制成。
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