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Querverweis auf verwandte Anmeldungen
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Gemäß 35
U.S.C. § 119(a) beansprucht die Anmeldung die Priorität
der
Koreanischen Patentanmeldung
Nr. 10-2009-0070150 , die am 30. Juli 2009 eingereicht wurde
und auf deren diesbezügliche Offenbarung hiermit Bezug
genommen wird.
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Hintergrund
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a) Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Offenbarung betrifft allgemein eine Polyamid-Ton-Kompositzusammensetzung.
Genauer gesagt betrifft die vorliegende Erfindung eine Polyamid-Ton-Kompositzusammensetzung
und eine Brennstofftransportleitung, die unter Verwenden derselben
hergestellt wurde.
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b) Stand der Technik
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Gemäß den
Verschärfungen der internationalen Vorgaben gegen Umweltverschmutzung
wurden die internationalen Vorgaben für Abgasemissionen
von Fahrzeugen, wie beispielsweise die EURO IV in
Europa, die PZEV in den USA, die EURO IV in Japan
und die EURO III in China, erheblich verschärft
und daher ist es erforderlich, die Barriereeigenschaften gegen Brennstoffe
bei verschiedenen Fahrzeugsystemen, wie beispielsweise einem Brennstofftank,
einer Brennstoffleitung und dergleichen, zu verbessern.
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Mit
zunehmender Entwicklung und Verwendung von Biobrennstoffen, die
eine höhere Flüchtigkeit als andere existierende
Brennstoffe aufweisen (vor allem aufgrund ihres Ethanolgehalts),
besteht zudem der Bedarf danach, Materialien mit ausgezeichneter
chemischer Beständigkeit und geringer Permeabilität
zu entwickeln.
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Da
herkömmliche Harze schlechte Barriereeigenschaften für
fossile Brennstoffe und Biobrennstoffe bei einer Temperatur oberhalb
von Raumtemperatur aufweisen, sollte eine Brennstofftransportleitung
um die internationalen Umweltnormen zu erfüllen zum Beispiel
bevorzugt eine mehrschichtige Struktur aus mehr als drei Schichten
aufweisen.
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Die
Koreanische Patentveröffentlichung
Nr. 10-2009-0053585 , auf die hiermit vollinhaltlich Bezug
genommen wird, offenbart eine Zusammensetzung aus einer Polyolefin/Nylonharz-Mischung,
die Barriereeigenschaften besitzt, und 55 bis 90 Gewichts-% eines
hochdichten Polyethylenharzes; 5 bis 40 Gewichts-% eines Polyamidharzes,
das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Nylon
11, Nylon 12 und Kombinationen derselben; und 1 bis 20 Gewichts-%
eines Copolymers aus einem hochdichten Polyethylen und Maleinsäureanhydrid
oder Acrylsäure als Compatibilizer enthält. Diese
Harzzusammensetzung weist jedoch eine schlechte Beständigkeit
gegen Benzin und eine schlechte Verteilung des Nano-Tons auf und
kann die Barriereeigenschaften gegen Brennstoffe daher nicht verbessern.
Vor allem ist es besonders unerwünscht, die Harzzusammensetzung
als Material zum Herstellen einer Brennstofftransportleitung zu
verwenden, die dem Brennstoff für lange Zeit ausgesetzt
werden soll.
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Die
Koreanische Patentveröffentlichung
Nr. 10-2007-0028174 , auf die hiermit vollinhaltlich Bezug
genommen wird, offenbart eine Nano-Kompositzusammensetzung, die
Barriereeigenschaften besitzt und 100 Gewichtsteile eines Polyolefinharzes;
1 bis 60 Gewichtsteile eines Kompositmaterials als Barriere, das
eine Mischung aus Polyamid und Polyolefin und eine Schichttonverbindung
enthält; und 0,5 bis 30 Gewichtsteile eines Compatibilizers
enthält. Diese Nano-Kompositzusammensetzung weist jedoch
eine niedrige Formbeständigkeitstemperatur und schlechte
mechanische Eigenschaften und eine schlechte Beständigkeit
gegen Benzin auf, die für die Bildung der Brennstofftransportleitung
zum Transportieren eines Brennstoffs bei einer Temperatur oberhalb
von Raumtemperatur verbessert werden sollten, und daher kann sie
nicht in geeigneter Weise als Material zum Herstellen der Brennstofftransportleitung
verwendet werden.
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Die
in dem obigen Abschnitt „Hintergrund” angegebenen
Informationen sollen lediglich zum besseren Verständnis
des Hintergrunds der Erfindung beitragen und können daher
Informationen enthalten, die keinen Stand der Technik bilden, wie
er einem Durchschnittsfachmann in diesem Land bekannt ist.
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Zusammenfassung der Offenbarung
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine Polyamid-Ton-Kompositzusammensetzung
mit ausgezeichneter chemischer Beständigkeit bereit, die
in der Lage ist, eine in geeigneter Weise gleichmäßig
verteilte Nano-Struktur zu bilden. In bevorzugten Ausführungsformen
stellt die vorliegende Erfindung eine Brennstofftransportleitung
bereit, die unter Verwenden der Polyamid-Ton-Kompositzusammensetzung
hergestellt wurde und in geeigneter Weise verbesserte Barriereeigenschaften
gegen organische Lösungsmittel und Brennstoffe und hervorragende
Eigenschaften, wie beispielsweise, aber nicht beschränkt
auf, eine hervorragende Formbarkeit, eine hervorragende Kerbschlagfestigkeit
usw. aufweist.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform stellt die vorliegende
Erfindung eine Polyamid-Ton-Kompositzusammensetzung bereit, die
(A) 100 Gewichtsteile eines Basisharzes, das (A-1) 30 bis 99,9 Gewichts-%
eines Polyamidharzes und (A-2) 0,1 bis 70 Gewichts-% eines Polyolefinharzes
enthält; (B) 3 bis 30 Gewichtsteile eines Olefinoligomers,
bezogen auf 100 Gewichtsteile des Basisharzes; und (C) 0,5 bis 5
Gewichtsteile einer Schichttonverbindung aufweist.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform stellt die vorliegende
Erfindung eine Brennstofftransportleitung bereit, die in geeigneter
Weise unter Verwenden der Polyamid-Ton-Kompisitzusammensetzung hergestellt
wurde.
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Es
wird verstanden, dass der Begriff „Fahrzeug” oder „Fahrzeug-” oder
jeder ähnliche Begriff, wie er hierin verwendet wird, Motorfahrzeuge
allgemein, wie beispielsweise Personenkraftwagen, einschließlich
Geländewagen (sports utility vehicles, SUV), Busse, Lastkraftwagen,
verschiedene Nutzfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, einschließlich
verschiedener Boote und Schiffe, Flugzeuge und dergleichen und ebenso
Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, umsteckbare Hybrid-Elektro-Fahrzeuge,
wasserstoffbetriebene Fahrzeuge und Fahrzeuge mit anderen alternativen
Brennstoffen (z. B. Brennstoffen, die aus anderen Ressourcen als
Erdöl stammen) einschließt.
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Wie
es hierin verwendet wird, bezeichnet ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug,
bei dem zwei oder mehr Antriebsquellen verwendet werden, wie zum
Beispiel Fahrzeuge, die sowohl mit Benzin als auch elektrisch angetrieben
werden.
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Die
obigen und andere Merkmale der Erfindung werden im Folgenden ausführlich
erörtert.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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Die
vorstehend angegebenen und andere Eigenschaften der vorliegenden
Erfindung werden im Folgenden ausführlich unter Bezugnahme
auf bestimmte beispielhafte Ausführungsformen derselben
beschrieben, welche anhand der beigefügten Figuren veranschaulicht
sind, die im Folgenden lediglich zu Veranschaulichungszwecken angegeben
sind und die vorliegende Erfindung in keinster Weise einschränken
sollen und in denen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Heizölbehälters
ist, an dem eine Probe befestigt ist, um die Barriereeigenschaften
gegen Brennstoffe zu messen;
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2 die
Aufnahme einer Röntgenstrahlenbeugung (XRD) ist, in der
die Abstände der Zwischenschichten der Schichttonverbindungen
aus den Beispielen 1 bis 3 und dem Vergleichsbeispiel 1 verglichen werden;
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3 eine
Elektronenmikroskopaufnahme ist, die Tonschichten zeigt, die in
einer Probe verteilt sind, die unter Verwenden einer Polyamid-Ton-Kompositzusammensetzung
gemäß Beispiel 2 hergestellt wurde; und
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4 eine
Elektronenmikroskopaufnahme ist, die Tonschichten zeigt, die in
einer Probe verteilt sind, die unter Verwenden einer Polyamid-Ton-Kompositzusammensetzung
gemäß Vergleichsbeispiel 1 hergestellt wurde.
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Es
soll verstanden werden, dass die beigefügten Figuren nicht
notwendigerweise maßstabsgetreu sind, so dass sie eine
vereinfachte Darstellung verschiedener bevorzugter Merkmale zeigen,
welche die Grundprinzipien der Erfindung veranschaulichen. Die speziellen
Merkmale der Gestaltung der vorliegenden Erfindung, wie sie hierin
offenbart sind und zum Beispiel bestimmte Abmessungen, Ausrichtungen,
Positionen und Formen einschließen, werden zum Teil von
der speziell angestrebten Anwendung und den Umständen der Verwendung
bestimmt.
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In
den Figuren bezeichnen die Bezugszeichen in den verschiedenen Figuren
der Zeichnung gleiche oder äquivalente Teile der vorliegenden
Erfindung.
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Ausführliche Beschreibung
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In
einem ersten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Polyamid-Ton-Kompositzusammensetzung
bereit, die (A) 100 Gewichtsteile eines Basisharzes, das ein Polyamidharz
und ein Polyolefinharz enthält, (B) ein Olefinoligomer;
und (C) 0,5 bis 5 Gewichtsteile einer Schichttonverbindung enthält.
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In
einer Ausführungsform ist die Polyamid-Ton-Kompositzusammensetzung
gemäß Anspruch 12 eine Polyamid-Ton-Kompositzusammensetzung,
bei der das Basisharz (A-1) 30 bis 99,9 Gewichts-% des Polyamidharzes
und (A-2) 0,1 bis 70 Gewichts-% des Polyolefinharzes enthält.
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In
einer anderen Ausführungsform enthält das Olefinoligomer
3 bis 30 Gewichtsteile eines Olefinoligomers, bezogen auf 100 Gewichtsteile
des Basisharzes.
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Die
Erfindung stellt auch eine Brennstofftransportleitung bereit, die
unter Verwenden der Polyamid-Ton-Kompositzusammensetzung nach einem
der vorstehend angegebenen Aspekte hergestellt wurde.
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Im
Folgenden werden ausführlich verschiedene Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung beschrieben, die beispielshaft in den
beigefügten Figuren gezeigt und nachfolgend beschrieben
sind. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit beispielhaften Ausführungsformen
beschrieben wird, soll verstanden werden, dass die vorliegende Beschreibung
die Erfindung nicht auf diese beispielhaften Ausführungsformen
einschränken soll. Die Erfindung soll im Gegenteil nicht
nur die beispielhaft angegebenen Ausführungsformen, sondern auch
verschiedene Alternativen, Modifikationen, Äquivalente
und andere Ausführungsformen abdecken, die vom eigentlichen
Sinn und Umfang der Erfindung, wie er durch die beigefügten
Ansprüche definiert ist, umfasst sind.
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Im
Folgenden wird eine Polyamid-Ton-Kompositzusammensetzung gemäß bevorzugter
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausführlich
beschrieben.
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(A) Basisharz
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In
bestimmten bevorzugten Ausführungsformen enthält
ein Basisharz zum Herstellen der erfindungsgemäßen
Polyamid-Ton-Kompositzusammensetzung ein Polyamidharz und ein Polyolefinharz.
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(A-1) Polyamidharz
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Das
Polyamidharz weist gemäß einer beispielhaften
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Aminogruppe
in seiner Hauptkette auf und wird in geeigneter Weise durch Polymerisieren
einer Aminosäure, eines Lactams oder eines Diamins mit
einer Dicarbonsäure hergestellt.
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Beispiele
für die Aminosäure schließen 6-Aminocapronsäure,
11-Aminoundecansäure, 12-Aminododecansäure und
para-Aminomethylbenzoesäure ein, sind jedoch nicht auf
diese beschränkt. Beispiele für das Lactam schließen ε-Caprolactam
und ω-Laurolactam ein, sind jedoch nicht auf diese beschränkt.
Beispiele für das Diamin schließen, ohne darauf
beschränkt zu sein, aliphatische, alicyclische oder aromatische
Diamine, wie beispielsweise Tetramethylendiamin, Hexamethylendiamin,
2-Methylpentamethylendiamin, Nonamethylendiamin, Undecamethylendiamin,
Dodecamethylendiamin, 2,2,4-Trimethylhexamethylendiamin, 5-Methylnonamethylendiamin,
Metaxylendiamin, Paraxylendiamin, 1,3-bis(Aminomethyl)cyclohexan,
1,4-bis(Aminomethyl)cyclohexan, 1-Amino-3-aminomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexan,
bis(4-Aminocyclohexyl)methan, bis(3-Methyl-4-aminocyclohexyl)methan,
2,2-bis(4-Aminocyclohexyl)propan, bis(Aminopropyl)piperazin und Aminoethylpiperazin
ein. Beispiele für die Dicarbonsäure schließen,
ohne darauf beschränkt zu sein, aliphatische, alicyclische
oder aromatische Dicarbonsäuren, wie beispielsweise Adipinsäure,
Korksäure, Azelainsäure, Sebacinsäure,
Dodecan-2-säure, Terephthalsäure, Isophthalsäure,
2-Chlorterephthalsäure, 2-Methylterephthalsäure,
5-Methylisophthalsäure, 5-Natriumsulfoisophthalsäure,
2,6-Naphthalendicarbonsäure, Hexahydroterephthalsäure
und Hexahydroisophthalsäure ein. In bestimmten bevorzugten
Ausführungsformen kann ein Polyamid-Homopolymer oder -Copolymer,
das aus diesen Ausgangsmaterialien abgeleitet ist, einzeln oder als
Mischung derselben eingesetzt werden.
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Vorzugsweise
schließen Beispiele für das Polyamidharz, ohne
darauf beschränkt zu sein, Polycaprolactam(polyamid 6),
Poly(11-aminoundecansäure)(polyamid 11), Polylauryllactam(polyamid
12), Poly-4,6-tetramethylendiaminadipinsäure(polyamid 4,6),
Polyhexamethylenadipinsäure(polyamid 6,6), Polyhexaethylenazelamid(polyamid
6,9), Polyhexaethylensebacamid(polyamid 6,10), Polyhexaethylendodecandiamid(polyamide
6,12), Polyamid 6/6, 10-Copolymer, Polyamid 6/6,6-Copolymer, Polyamid
6/12-Copolymer und Kombinationen derselben ein. Insbesondere kann
das Polyamidharz ausgewählt sein aus der Gruppe, bestehend aus
Polyamid 4,6, Poly(11-Aminoundecansäure)(polyamid 11) und
Kombinationen derselben. Besonders bevorzugt kann das Polyamidharz
in weiteren bevorzugten Ausführungsformen Poly(11-aminoundecansäure)(polyamid
11) sein. Gemäß weiterer bevorzugter Ausführungsformen
der Erfindung stellt das Poly(11-aminoundecansäure)(polyamid
11) in geeigneter Weise eine hervorragende Beständigkeit
gegen Benzin und eine geringe Benetzbarkeit bei einer Temperatur
von oberhalb Raumtemperatur bereit.
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Gemäß weiterer
bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
sollte das Polyamidharz einen Schmelzpunkt von mehr als 185° und
eine relative Viskosität von mehr als 2 (gemessen bei 25°C
nach Zugeben von 1 Gewichts-% eines Polyamidharzes zu m-Cresol als
organisches Lösungsmittel) aufweisen. In diesem Fall weist
die Polyamid-Ton-Kompositzusammensetzung bevorzugt entsprechend
hervorragende mechanische Eigenschaften und eine ausgezeichnete
Wärmebeständigkeit auf.
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In
weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann das Polyamidharz
wenigstens einen Polyamid-Typ mit einer Glasübergangstemperatur
von oberhalb 50° ohne Beschränkung enthalten.
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Gemäß bestimmter
beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung kann das
Polyamidharz entsprechend in einer Menge von 30 bis 99 Gewichts-%,
bezogen auf die Gesamtmenge des Basisharzes, das Polyamidharz und
Polyolefinharz enthält, enthalten sein. Insbesondere kann
das Polyamidharz entsprechend in einer Menge von 50 bis 99 Gewichts-%
enthalten sein. In diesem Fall weist die Polyamid-Ton-Kompositzusammensetzung
eine hervorragende chemische Beständigkeit und ausgezeichnete
Barriereeigenschaften gegen Brennstoffe bei einer geeigneten Temperatur
(z. B. bei 60°C) oberhalb von Raumtemperatur auf.
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(A-2) Polyolefinharz
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Gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
kann das Polyolefinharz ausgewählt sein aus der Gruppe,
bestehend aus hochdichtem Polyethylen (HDPE) mit einem Dichtebereich von
0,94 bis 0,965, linearem Polyethylen mit geringer Dichte (LLDPE)
mit einem Dichtebereich von 0,91 bis 0,94, Polypropylen, Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer,
Ethylen-Propylen-Copolymer und Kombinationen derselben, ist jedoch
nicht auf diese beschränkt.
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Das
Polyolefinharz kann vorzugsweise entsprechend in einer Menge von
0,1 bis 70 Gewichts-%, bezogen auf die Gesamtmenge des Basisharzes,
das Polyamidharz und Polyolefinharz enthält, enthalten
sein. Bevorzugt kann das Polyolefinharz in einer Menge von 0,1 bis
50 Gewichts-% enthalten sein. In diesem Fall weist die Polyamid-Ton-Kompositzusammensetzung
hervorragende Barriereeigenschaften gegen Brennstoffe auf.
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(B) Olefinoligomer
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Gemäß bestimmter
bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
weist das in dem Basisharz enthaltene Olefinoligomer keine geeignete
Kompatibilität mit dem Polyamidharz in der Polyamid-Ton-Kompositzusammensetzung
auf. Um die Kompatibilität zwischen dem Polyamidharz und
dem Polyolefinharz des Basisharzes zu verbessern, wird vorzugsweise
entsprechend das Olefinoligomer der Polyamid-Ton-Kompositzusammensetzung
zugesetzt.
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Gemäß weiterer
bevorzugter Ausführungsformen kann das Olefinoligomer ausgewählt
sein aus der Gruppe, bestehend aus, aber nicht beschränkt
auf, Olefinacrylatoligomer, Olefinmaleinsäureanhydrid-modifiziertem
Oligomer und Kombinationen derselben. Wenn das Olefinmaleinsäureanhydrid-modifizierte
Oligomer verwendet wird, ist es vorzugsweise möglich, die
Kompatibilität zwischen dem Polyolefinharz und dem Polyamidharz
effektiv zu verbessern.
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In
bestimmten bevorzugten Ausführungsformen kann das Olefinacrylatoligomer
ausgewählt sein aus der Gruppe, bestehend aus, aber nicht
beschränkt auf, Ethylenmethylacrylatoligomer, Ethylenethylacrylatoligomer,
Ethylenbutylacrylatoligomer, Ethylenvinylacrylatoligomer und Kombinationen
derselben.
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In
anderen bevorzugten Ausführungsformen kann das Olefinmaleinsäureanhydridmodifizierte
Oligomer ausgewählt sein aus der Gruppe, bestehend aus,
aber nicht beschränkt auf, Ethylenbutenmaleinsäureanhydrid-modifiziertem
Oligomer, Ethylenoctenmaleinsäureanhydrid-modifiziertem
Oligomer, Ethylenpropylenmaleinsäureanhydrid-modifiziertem
Oligomer und Kombinationen derselben.
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Das
Olefinmaleinsäureanhydrid-modifizierte Oligomer kann vorzugsweise
0,1 bis 30 Gewichtsteile Maleinsäureanhydridverzweigungen,
bezogen auf 100 Gewichtsteile der Hauptkette, aufweisen. Die Kompatibilität
zwischen dem Polyamid und dem Polyolefin und ihre zugrunde liegenden
Eigenschaften, wie beispielsweise die Kerbschlagfestigkeit, werden
entsprechend in geeigneter Weise verbessert. Wenn die Menge der Maleinsäureanhydridverzweigungen
weniger als 0,1 Gewichtsteile beträgt, ist es bevorzugt
entsprechend schwierig, die Kompatibilität zwischen dem
Polyamid und dem Polyolefin des Basisharzes zu verbessern, während,
wenn sie mehr als 30 Gewichtsteile beträgt, eine Oligomerphase
gebildet wird, die die Kompatibilität, die Kristallinität
und die Barriereeigenschaften gegen Brennstoffe entsprechend verringert.
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In
anderen bestimmten bevorzugten Ausführungsformen kann das
Olefinoligomer entsprechend in einer Menge von 3 bis 30 Gewichtsteilen,
bezogen auf 100 Gewichtsteile des Basisharzes, enthalten sein. Die Kompatibilität
zwischen dem Polyamidharz und dem Polyolefinharz ist bevorzugt hervorragend
und, da das Olefinoligomer entsprechend keine Phase bildet, ist
es möglich, entsprechend eine im Wesentlichen gleichmäßige
Dispersion und hervorragende Eigenschaften, wie beispielsweise hervorragende
Barriereeigenschaften gegen Brennstoffe, zu erhalten.
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(C) Schichttonverbindung
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Gemäß weiterer
bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
enthält die Polyamid-Ton-Kompositzusammensetzung eine Schichttonverbindung,
die ausgewählt sein kann aus der Gruppe, bestehend aus,
aber nicht beschränkt auf, Montmorillonit, Bentonit, Kaolinit,
Glimmererde, Hectorit, Fluorhectorit, Saponit, Beidellit, Nontronit,
Stevensit, Vermiculit, Halloysit, Volkonskoit, Suconit, Magadiit
und Kenyait.
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Die
Schichttonverbindung weist bevorzugt eine hydrophile Oberfläche
auf, in der die hydrophile Gruppe entsprechend mit einer organischen
Verbindung substituiert ist, um so die Kompatibilität mit
der organischen Verbindung in geeigneter Weise zu verbessern. Die
organische Verbindung, die entsprechend mit einer hydrophilen Gruppe
substituiert sein kann, kann eine Verbindung mit einer funktionellen
Gruppe sein, die ausgewählt ist aus der Guppe, bestehend
aus, aber nicht beschränkt auf, quarternäres Ammonium,
Maleat, Succinat, Acrylat, Benzylwasserstoff und Oxazolin. In weiteren
bevorzugten Ausführungsformen verleiht die mit quarternärem
Ammonium substituierte Schichttonverbindung dem Polyamidharz eine
geeignete Kompatibilität und geeignete Dispersionseigenschaften,
wodurch es möglich ist, bei den unter Verwenden der Polyamid-Ton-Kompositzusammensetzung
hergestellten Formgegenständen in geeigneter Weise Barriereeigenschaften
gegen Brennstoffe zu sicherzustellen.
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Gemäß bevorzugter
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist die Schichttonverbindung
in der Polyamid-Ton-Kompositzusammensetzung entsprechend in einer
Menge von 0,5 bis 5 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile
des Basisharzes, enthalten. Wenn entsprechend mehr als 5 Gewichtsteile
der Schichttonverbindung in dem Basisharz enthalten sind, wird es
bevorzugt entsprechend schwierig, das Abblättern der Schichten
und die Dispersionseigenschaften der Schichttonverbindung zu erhalten,
wodurch sich die Eigenschaften des Kompositmaterials verschlechtern.
Wenn die Schichttonverbindung entsprechend in einer Menge von 0,5
bis 4,5 Gewichtsteilen enthalten ist, sind die Barriereeigenschaften
gegen Brennstoffe, die mechanischen Eigenschaften, wie beispielsweise
die Zugfestigkeit, und die Wärmebeständigkeit
vorzugsweise ausgezeichnet.
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In
weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann die Polyamid-Ton-Kompositzusammensetzung
der vorliegenden Erfindung ferner die folgenden Harzstabilisierungsmittel
enthalten.
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(D) Harzstabilisierungsmittel
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Gemäß weiterer
bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
dient das Harzstabilisierungsmittel dazu, das Polyamidharz und das
Polyolefinharz, die in der Polyamid-Ton-Kompositzusammensetzung
enthalten sind, wenn Formgegenstände unter Verwenden der
Polyamid-Ton-Kompositzusammensetzung mittels zum Beispiel Extrusion
oder Injektion, hergestellt werden, entsprechend zu stabilisieren,
wodurch eine Zersetzung dieser Harze (z. B. eine thermische Zersetzung)
oder eine entsprechende Reaktion der Harze miteinander in geeigneter
Weise verhindert wird. Durch Zugabe eines solchen Harzstabilisierungsmittels
können das Polyamidharz und das Polyolefinharz in der Polyamid-Ton-Kompositzusammensetzung
bevorzugt entsprechend ihre Eigenschaften ausüben und die
Wärmebeständigkeit und die Formbarkeit der Polyamid-Ton-Kompositzusammensetzung
kann erheblich verbessert werden.
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Gemäß weiterer
bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
kann jedes im Stand der Technik allgemein bekannte Harzstabilisierungsmittel
ohne besondere Einschränkungen eingesetzt werden. Zum Beispiel
kann das Harzstabilisierungsmittel ausgewählt sein aus
der Gruppe, bestehend aus, aber nicht beschränkt auf, Phosphorsäure,
Triphenylphosphit, Trimethylphosphit, Triisodecylphosphit, Tri-(2,4-di,t-butylphenyl)phosphit,
3,5-di-t-Butylhydroxybenzylphosphonsäure, Tetrakispropionatmethan
und Kombinationen derselben.
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Bevorzugt
kann das Harzstabilisierungsmittel in einer Menge von 0,01 bis 10
Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Basisharzes, enthalten
sein. Das Harzstabilisierungsmittel kann bevorzugt entsprechend
in einer Menge von 0,01 bis 5 Gewichtsteilen enthalten sein. In
bestimmten beispielhaften Ausführungsformen sind die Wärmebeständigkeit
und die Formbarkeit der Polyamid-Ton-Kompositzusammensetzung entsprechend
hervorragend.
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Gemäß weiterer
bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
kann die Polyamid-Ton-Kompositzusammensetzung durch entsprechendes
Mischen der vorstehend angegebenen Komponenten hergestellt werden
und die Formgegenstände können durch Schmelz-Extrudieren
der auf diese Weise hergestellten Polyamid-Ton-Kompositzusammensetzung
hergestellt werden.
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Die
Polyamid-Ton-Kompositzusammensetzung weist vorzugsweise hervorragende
Barriereeigenschaften gegen Brennstoffe, wie beispielsweise eine
Permeationsgeschwindigkeit von 2,54 g/m2·h,
wenn sie bei 60°C in 20%-iges Ethanol und Brennstoff eingetaucht
wird, auf. Da die Polyamid-Ton-Kompositzusammenbsetzung vorzugsweise
hervorragende Eigenschaften, wie beispielsweise eine hervorragende
Formbarkeit, sowie hervorragende Barriereeigenschaften gegen Brennstoffe
aufweist, kann sie ferner dazu verwendet werden, in geeigneter Weise
eine Brennstofftransportleitung oder ein Behältnis für
hochflüchtige Brennstoffe herzustellen, und sie kann ferner
in verschiedenen Anwendungen, wie beispielsweise dem Brennstoffsystem
eines Fahrzeugs, eingesetzt werden.
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Gemäß einer
weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung wird eine Brennstofftransportleitung, die unter Verwenden
der vorstehend angegebenen Polyamid-Ton-Kompositzusammensetzung
hergestellt wurde, bereitgestellt.
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In
bestimmten bevorzugten Ausführungsformen weist die Brennstofftransportleitung
eine Struktur auf, die bevorzugt das Basisharz, das Polyamidharz
und Polyolefinharz enthält, das Olefinoligomer, das entsprechend
in dem Basisharz verteilt ist, die Schichttonverbindung und das
Harzstabilisierungsmittel enthält. Für die Brennstofftransportleitung
wird bevorzugt ein Formgegenstand in geeigneter Weise unter Verwenden
der Polyamid-Ton-Kompositzusammensetzung gemäß einer
weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung hergestellt, so dass dieser hervorragende Barriereeigenschaften
gegen Brennstoffe aufweist. In weiteren bevorzugten Ausführungsformen
weist dieser Formgegenstand-Kunststoffartikel hervorragende Eigenschaften,
wie beispielsweise eine hervorragende Formbarkeit, eine hervorragende
Wärmebeständigkeit und eine hervorragende chemische
Beständigkeit, auf.
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Beispielhafte
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unter
Bezugnahme auf die folgenden Beispiele ausführlicher beschrieben.
Diese Beispiele dienen jedoch lediglich zu Veranschaulichungszwecken
und sollen die vorliegende Erfindung in keinster Weise einschränken.
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Gemäß bevorzugter
beispielhafter Ausführungsformen sind die genauen Bezeichnungen
von (A) einem Basisharz, das (A-1) ein Polyamidharz und (A-2) ein Polyolefinharz
enthält, (B) einem Olefinoligomer, (C) einer Schichttonverbindung
und (D) einem Harzstabilisierungsmittel, die in den folgenden Beispielen
und Vergleichsbeispielen eingesetzt werden, wie folgt:
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(A1) Polyamidharz
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(A-11) Polyamidharz 11
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In
einer beispielhaften Ausführungsform wurde Polyamidharz
11 (Arkema, BESNO TL) mit einer Viskosität von mehr als
10.000 [Pa·s] (100 [l/s]) bei 220° verwendet.
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(A-12) Polyamidharz 6
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In
einer weiteren beispielhaften Ausführungsform wurde Polyamidharz
6 (Zig Sheng, TP4407) mit einer Viskosität von 100 bis
1.000 [Pa·s] (100 [l/s]) bei 220° verwendet.
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(A-2) Polyolefinharz
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In
einer weiteren beispielhaften Ausführungsform wurde lineares
Polyethylen mit geringer Dichte (Samsung Total 4222F) mit einem
mittleren Molekulargewicht (Mw) von mehr als 1.000 g/mol verwendet.
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(B) Olefinoligomer
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In
einer weiteren beispielhaften Ausführungsform wurde Ethylenbutenmaleinsäureanhydridoligomer (DuPont,
Fusabond MN493D) verwendet.
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(C) Schichttonverbindung
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In
einer weiteren beispielhaften Ausführungsform wurde eine
Schichttonverbindung (Nanocor, I.44P) mit einer mittleren Länge
von 0,5 bis 1 μm und einem Abstand der Zwischenschichten
von weniger als 5 nm, in der Na+-Ionen durch
NH4
+ und (CH2)n (n > 15)
substituiert sind, verwendet.
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(D) Harzstabilisierungsmittel
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In
einer weiteren beispielhaften Ausführungsform wurde IRGANOX
B 1171 (Ciba Geigy), das eine Mischung aus IRGANOX 1098 (gehemmtes
phenolisches Antioxidationsmittel) und IRGAFOS 168 (Organophosphit)
in einem Verhältnis von 1:1 ist, verwendet.
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Beispiele 1 bis 4 und Vergleichsbeispiele
1 bis 4: Herstellung von Polyamid-Ton-Kompositzusammensetzungen
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In
einer beispielhaften Ausführungsform wurden die Polyamid-Ton-Kompositzusammensetzungen
gemäß den Beispielen 1 bis 4 und den Vergleichsbeispielen
1 bis 4 bevorzugt durch entsprechendes Mischen der vorstehend angegebenen
Bestandteile in den in der folgenden Tabelle 1 angegebenen Mischungsverhältnissen
gemischt: [Tabelle 1]
| Bestandteile | Beispiel | Vergleichsbeispiel |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 1 | 2 | 3 | 4 |
| (A) Basisharz (Gewichts-%) | (All)
Polyamidharz 11 | 75 | 95 | - | 75 | 100 | 75 | 25 | 75 |
| (A12)
Polyamidharz 6 | - | - | 70 | - | - | - | - | - |
| (A2)
Polyolefinharz | 25 | 5 | 30 | 25 | - | 25 | 75 | 25 |
| (B) Olefinoligomer
(Gewichtsteile) | 16 | 10 | 11 | 16 | 16 | - | 16 | 16 |
| (C) Schichttonverbindung
(Gewichtsteile) | 4 | 3 | 5 | 4 | 4 | 4 | 4 | 10 |
| (D) Harzstabilisierungsmittel
(Gewichtsteile) | 0,2 | 0,2 | 0,2 | - | 0,2 | 0,2 | 0,2 | 0,2 |
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[Zubereitung von Proben zur Messung der
Eigenschaften]
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Die
Polyamid-Ton-Kompositzusammensetzungen gemäß den
Beispielen 1 bis 4 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 4 wurden bevorzugt
entsprechend in einem auf 250° erwärmten biaxialen
Schmelzextruder schmelzextrudiert und zu Pellets ausgebildet.
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In
weiteren bevorzugten Ausführungsformen wurden die auf diese
Weise ausgebildeten Pellets vier Stunden lang bei 100° getrocknet
und entsprechend ASTM-Proben unter Verwenden der getrockneten Pellets in
einem auf 250°C erwärmten Injektor des Schraubentyps
zubereitet, um so die mechanischen Eigenschaften, wie beispielsweise
die Biegefestigkeit, die Zugfestigkeit und die Kerbschlagfestigkeit
zu bewerten, und aus den Pellets wurden Scheiben mit einem Durchmesser
von 10 mm und einer Dicke von 1 mm bzw. 2 mm spritzgegossen, um
so die Barriereeigenschaften gegen Brennstoffe entsprechend zu bewerten.
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Testbeispiel 1: Messung der mechanischen
Eigenschaften
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In
einer weiteren beispielhaften Ausführungsform wurden entsprechend
die Zugfestigkeiten der Proben aus den Beispielen 1 bis 4 und den
Vergleichsbeispielen 1 bis 4, die auf die gleiche Weise, wie vorstehend beschrieben
ist, hergestellt wurden, gemäß ASTM D638,
dem U.S. Standardtestverfahren für die Zugfestigkeit von
Kunststoffen, gemessen. Die Biegefestigkeiten der Proben aus den
Beispielen 1 bis 4 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 4, die auf
die gleiche Weise, wie vorstehend beschrieben ist, hergestellt wurden,
wurden bevorzugt entsprechend gemäß ASTM
D790, dem U.S. Standardtestverfahren für die Biegefestigkeit
von Kunststoffen, gemessen. Und die Kerbschlagfestigkeiten der Proben
aus den Beispielen 1 bis 4 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 4,
die auf die gleiche Weise, wie vorstehend beschrieben ist, hergestellt
wurden, wurden entsprechend gemäß ASTM
D256, dem U.S. Standardtestverfahren für die Kerbschlagfestigkeit
von Kunststoffen gemessen. Die auf diese Weise gemessenen mechanischen
Festigkeiten sind in der folgenden Tabelle 2 angegeben.
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Testbeispiel 2: Messung der Barriereeigenschaften
gegen Brennstoffe
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In
einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist zunächst
ein Heizölbehälter, an dem eine Probe befestigt
ist, um die Barriereeigenschaften gegen Brennstoffe zu messen, in 1 gezeigt,
wobei 20% Ethanol/Benzin als Brennstoff verwendet wurden. Jede der
Proben (B in 1) zum Messen der Barriereeigenschaften
gegen Brennstoffe aus den Beispielen 1 bis 4 und den Vergleichsbeispielen
1 bis 4 wurde entsprechend in dem Heizölbehälter
befestigt (1), um die Änderung
des Gewichts bei 60°C im Verlauf der Zeit zu messen. Bevorzugt
wurde der Rand des Behälters mittels einer Einspannvorrichtung
(A in 1) fixiert, um ein Austreten der flüchtigen
Brennstoffe (C in 1) zu verhindern, und die Ergebnisse
sind in der folgenden Tabelle 2 angegeben.
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Testbeispiel 3: Messung der Formbarkeit
-
In
einer weiteren beispielhaften Ausführungsform wurde die
Formbarkeit jeder Probe aus den Beispielen 1 bis 4 und den Vergleichsbeispielen
1 bis 4, die auf die gleiche Weise, wie vorstehend beschrieben,
hergestellt wurden, gemessen. Da die Proben mittels Kunststoffformungsprozessen,
wie beispielsweise einer Coextrusion unter Verwenden eines ringförmigen
Stempels geformt werden, stellen die Viskosität und die
Elastizität des geschmolzenen Harzes wesentliche Faktoren
beim Formen dar. Um die Viskosität und die Elastizität der
Proben aus den Beispielen und den Vergleichsbeispielen miteinander
vergleichen zu können, wurde die Formbarkeit der Proben
entsprechend mittels eines Blattformungsprozesses unter Verwenden
eines T-Stempels mit einer Breite von 15 cm bestimmt. Vorzugsweise
wurden Blätter mit einer Dicke von 100 μm und
einer Länge von 100 cm entsprechend unter konstanten Verarbeitungsbedingungen
des Extruders (Extrudertemperatur/Temperatur des T-Stempels: 230°C)
geformt. Die Formbarkeit jedes Blattes ist in der folgenden Tabelle 2
angegeben.
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Testbeispiel 4: Messung der Formbeständigkeitstemperatur
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In
einer weiteren beispielhaften Ausführungsform wurden die
Fombeständigkeitstemperaturen der Proben aus den Beispielen
1 bis 4 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 4, die auf die gleiche
Weise, wie vorstehend beschrieben ist, hergestellt wurden, entsprechend
gemäß ASTM D648, dem U.S. Standardtestverfahren für
die Formbeständigkeitstemperatur, gemessen und die auf
diese Weise gemessenen Formbeständigkeitstemperaturen sind
in der folgenden Tabelle 2 angegeben.
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Testbeispiel 5: Messung der Dispersionseigenschaften
-
In
einer weiteren beispielhaften Ausführungsform wurden die Änderungen
in der Schichtstruktur (Bildung von Zwischenschichten/Abblättern
der Schichten) und die Dispersionseigenschaften in den Proben aus den
Beispielen 1 bis 4 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 4 entsprechend
unter Verwenden eines Transmissionselektronenmikroskops (TEM) und
unter Verwenden von Röntgenstrahlbeugung (XRD) (Messbedingungen: Wellenlänge
von Cu K-α1, 40 mA bei 40 mV) gemessen und die Ergebnisse
sind in den
2 bis
4 gezeigt. [Tabelle 2]
| Einteilung | Messung
der mechanischen Festigkeiten | Durchlässigkeit für Brennstoffe
[g/m2·h] | Formbeständigkeitstemperatur [C°] |
| Zug
festigkeit [kgf/cm2, 50 mm/min] | Biegefestigkeit [kgf/cm2, 2,8 mm/min] | Kerbschlagfestigkeit [kgf·cm/cm] | Formbarkeit |
| Beispiele | 1 | 410 | 247 | 90 | o | 2,0 | 113 |
| 2 | 510 | 490 | 56 | o | 2,7 | 120 |
| 3 | 480 | 510 | 82 | o | 5,0 | 115 |
| 4 | 430 | 255 | 92 | o | 2,0 | 112 |
| Vergleichsbeispiele | 1 | 568 | 570 | 12 | x | 15,0 | 110 |
| 2 | 450 | 540 | 8 | x | 25,0 | 105 |
| 3 | 290 | 150 | 20 | x | 35,0 | 60 |
| 4 | 400 | 350 | 15 | x | 30,5 | 70 |
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Tabelle
2 kann entnommen werden, dass die Polyamid-Ton-Kompositzusammensetzungen,
die durch Schmelzmischen des Basisharzes, das Polyamidharz und Polyolefinharz
enthält, mit dem Polyolefinoligomer und der Schichttonverbindung
in den Mischungsverhältnisse gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
hervorragende Barriereeigenschaften gegen Brennstoffe und hervorragende
mechanische Eigenschaften aufwiesen.
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Ferner
wiesen die Proben aus den Beispielen 1 bis 4 im Vergleich zu denjenigen
aus dem Vergleichsbeispiel 2, die kein Olefinoligomer enthielten,
und denjenigen aus dem Vergleichsbeispiel 4, bei denen der Gehalt
der Schichttonverbindung den Bereich der vorliegenden Erfindung überstieg,
hervorragende Barriereeigenschaften gegen Brennstoffe und hervorragende
mechanische Eigenschaften auf. Die ausgezeichneten Barriereeigenschaften
gegen Brennstoffe und die ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften
ergeben sich aus der Morphologie der Schichttonverbindung, die hervorragende
Dispersionseigenschaften und eine hervorragende Bildung von Zwischenschichten/Abblättern
von Zwischenschichten aufweist, und aus dem Basisharz, das aufgrund
des Olefinoligomers eine entsprechend gute Kompatibilität
zwischen dem Polyamidharz und dem Polyolefinharz aufweist.
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In
einer weiteren Ausführungsform und wie in 2 gezeigt
ist, ist 2 die Aufnahme einer Röntgenstrahlbeugung
(XRD), die Abstände der Zwischenschichten der Schichttonverbindungen
aus den Beispielen 1 bis 3 und dem Vergleichsbeispiel 1 vergleicht. 2 kann
entnommen werden, dass die Schichtstrukturen der Schichttonverbinden
aus den Beispielen 1 bis 3 verschwanden. Im Gegensatz dazu blieb
der Abstand der Zwischenschichten der Schichttonverbindung aus Vergleichsbeispiel
3 bei 2,5 nm, so wie er war, erhalten. Wenn die Schichtstrukturen
der Schichttonverbindungen mit einem Elektronenmikroskop betrachtet
wurden, war zu erkennen, dass die Schichtstruktur der Schichttonverbindung
aus Beispiel 2 gebrochen war und die Tonschichten gleichmäßig
verteilt waren (3). Es war jedoch zu erkennen,
dass ein Abstand der Zwischenschichten von mehreren hundert Nanometern
in der Schichttonverbindung aus Vergleichsbeispiel 1 so, wie er war,
erhalten blieb (4).
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Dementsprechend
wiesen die Proben aus den Beispielen 1 bis 4 infolge der wirksamen
Dispersion der Zwischenschichten der Schichttonverbindung und der
Kompatibilität zwischen dem Polyamidharz und dem Polyolefinharz
hervorragende Barriereeigenschaften gegen Brennstoffe und hervorragende
mechanische Eigenschaften wie zum Beispiel eine hervorragende Zugfestigkeit
und eine hervorragende Kerbschlagfestigkeit, auf.
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Da
die Polyamid-Ton-Kompositzusammensetzung gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
bevorzugt unter Verwenden der Schichttonverbindung hergestellt wird,
kann sie, wie vorstehend beschrieben ist, dazu verwendet werden,
um entsprechend eine Brennstofftransportleitung mit ausgezeichneten
Barriereeigenschaften gegen Brennstoffe, ausgezeichneten Dispersioneigenschaften
und ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften, wie beispielsweise
einer ausgezeichneten Zugfestigkeit, einer ausgezeichneten Kerbschlagfestigkeit
und einer ausgezeichneten Formbarkeit, herzustellen.
-
Die
Erfindung wurde ausführlich unter Bezugnahme auf bevorzugte
Ausführungsformen derselben beschrieben. Ein Fachmann wird
jedoch erkennen, dass in diese Ausführungsformen geändert
werden können, ohne von den Prinzipien und dem eigentlichen
Sinn der Erfindung, deren Umfang in den beigefügten Ansprüchen
und deren Äquivalenten definiert ist, abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - KR 10-2009-0070150 [0001]
- - KR 10-2009-0053585 [0006]
- - KR 10-2007-0028174 [0007]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - EURO IV [0003]
- - EURO IV [0003]
- - EURO III [0003]
- - ASTM D638 [0065]
- - ASTM D790 [0065]
- - ASTM D256 [0065]
- - ASTM D648 [0068]
