Деталь топливной системы и способ изготовления детали топливной системы

ДЕТАЛЬ ТОПЛИВНОЙ СИСТЕМЫ И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ ТОПЛИВНОЙ СИСТЕМЫ Настоящее изобретение относится к детали топливной системы, содержащей полимерную композицию, содержащую: i) полиамид А и ii) микротальк в количестве в диапазоне от 0,001 до 1 мас.% по отношению к общему количеству полимерной композиции, где полимерная композиция характеризуется объемной скоростью течения расплава (ОСТР), составляющей не более 70 см 3/10 мин при массе 21,6 кг и при температуре Тизмерения согласно измерению в соответствии с документомISO 1133. Изобретение также относится к способу получения такой детали топливной системы, где используют способ раздувного формования или центробежного формования. Томик Катарина, Дуллэрт Конрад,Вегте ван дер Эрик Виллем (NL) Воробьева Е.В. (RU)(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ДСМ АйПи АССЕТС Б.В. (NL) Данное изобретение относится к детали топливной системы, содержащей полимерную композицию, и способу изготовления такой детали топливной системы. Уровень техники Детали топливной системы известны и, например, описываются в публикации ЕР 1609595. В публикации ЕР 1609595 описывается многослойный контейнер, который может быть экструдирован из экструдеров в соответствии с количеством получаемых слоев. Однако этому свойственен недостаток, заключающийся в усложненности способа изготовления. В публикации ЕР 1241229 описывается топливостойкий полиамид, который используют для получения детали в результате литьевого формования. Публикации ЕР 1241229 свойственен недостаток, заключающийся в отсутствии у полученных деталей желательной низкой топливопроницаемости в комбинации с хорошими механическими свойствами. Цель настоящего изобретения Цель настоящего изобретения заключается в предложении деталей топливной системы, в которых дополнительно уменьшают проникновение топлива в полимерную композицию детали топливной системы, и в которых достаточными остаются механические свойства, в особенности однородность распределения по толщине при получении детали топливной системы по способу раздувного формования. Настоящее изобретение Как, к удивлению, было установлено, деталь топливной системы, содержащая полимерную композицию, содержащую i) полиамид и ii) микротальк в количестве в диапазоне от 0,001 до 1 мас.% по отношению к общему количеству полимерной композиции, и где полимерная композиция характеризуется объемной скоростью течения расплава (ОСТР), составляющей не более 70 см 3/10 мин при массе 21,6 кг и при температуре Тизмерения согласно измерению в соответствии с документом ISO 1133 и демонстрирует пониженную топливопроницаемость при одновременном сохранении механических свойств, таких как ударная вязкость на холоду при - 30 С. Это может быть проиллюстрировано на примерах, которые перечисляются ниже. Термин "топливо" в настоящем документе понимается как включающий различные смеси углеводородов, использующихся в качестве топлива в двигателях внутреннего сгорания или двигателях с высокой степенью сжатия. Таким образом, данный термин, в частности, охватывает топочное масло (горючее), дизельное топливо и все категории бензина, а также смеси углеводородов и спиртов и тому подобное. Деталь топливной системы, соответствующая изобретению, демонстрирует на удивление низкую топливопроницаемость для этанолсодержащих топлив, также известных под наименованием биотоплив. Детали топливной системы в настоящем документе понимаются как детали, которые могут находиться в контакте с топливом, такие как топливные резервуары, топливные канистры, крышки заливной горловины топливного бака и топливные шланги. Топливные резервуары в настоящем документе понимаются как средства для вмещения топлива. В подходящем случае резервуар имеет одно или несколько отверстий, пригодных либо для раздельных, либо для объединенных заполнения топливом и/или высвобождения топлива. Объемную скорость течения расплава (ОСТР) полимерной композиции измеряют в соответствии с документом ISO 1133 при массе 21,6 кг и при определенной температуре (ниже в настоящем документе сокращенно обозначаемой как Тизмерения). Данную температуру измерения определяет температура плавления (сокращенно обозначаемая как Tm) полиамида А. Для полиамидов, характеризующихся значениемTm, составляющим не более 260 С, Тизмерения = Tm + 20 С. Для полиамидов, характеризующихся значением Tm, большим чем 260 С, Тизмерения = Tm + 10 С. Предпочтительно значение ОСТР составляет не более 60 см 3/10 мин при массе 21,6 кг и при температуре Тизмерения, более предпочтительно значение ОСТР составляет не более 50 см 3/10 мин при массе 21,6 кг и при температуре Тизмерения. Меньшему значению ОСТР свойственны выгодные механические свойства, в особенности в случае получения детали топливной системы в результате раздувного формования, а после этого имеет место меньшее прогибание, и прочность заготовки остается достаточной. Предпочтительно значение ОСТР составляет по меньшей мере 1 см 3/10 мин при массе 21,6 кг и при температуре Тизмерения, поскольку его измерение другим образом является затруднительным. В случае содержания в полимерной композиции более одного полиамида значение Тизмерения определяет наивысшая температура плавления полиамидов. Полиамид А. Полиамид А, присутствующий в детали топливной системы, содержащей полимерную композицию, включает все полукристаллические полиамиды."Полукристаллический полиамид" в настоящем документе понимается как охватывающий полиамиды, имеющие кристаллические и аморфные области. Подходящие для использования полиамиды включают алифатические полиамиды, такие как РА 6, РА 66, РА 46, РА 410, РА 610, РА 612, РАН, РА 12,РА 412, а также их смеси, но также и полуароматические полиамиды. Подходящие для использования полуароматические полиамиды включают полиамиды на основе терефталевой кислоты, подобные РА 6 Т,РА 9 Т, РА 4 Т и PA6T6I, а также PAMXD6 и PAMXDT, и их сополиамиды, а также их смеси, а также смеси алифатических и полуароматических полиамидов. Предпочтительно полиамид А в полимерной композиции выбирают из группы, состоящей из РА 6,-1 023632 РА 66 или их смесей, поскольку преимущество этого заключается в легкой доступности данных полиамидов и наличии у них хорошего базового уровня проникновения топлива в сочетании с хорошим уровнем пластичности или стойкости к ударным нагрузкам. Предпочтительно соотношение между концентрацией концевых карбоксигрупп и концентрацией концевых аминогрупп в полиамиде А равно 1 и более. Данное соотношение между концентрацией концевых карбоксигрупп и концентрацией концевых аминогрупп может быть выражено в виде([концевые карбоксигруппы]/[концевые аминогруппы]) 1, (формула I) при этом [концевые карбоксигруппы] представляет собой концентрацию концевых карбоксигрупп в полимере в мэкв./кг, а [концевые аминогруппы] представляет собой концентрацию концевых аминогрупп в полимере в мэкв./кг. Концентрация концевых аминогрупп и концентрация концевых карбоксигрупп могут быть измерены в соответствии с методом, описанным в примерах. Предпочтительно соотношение между концентрацией концевых карбоксигрупп и концентрацией концевых аминогрупп в полиамиде А является большим чем 1, более предпочтительно составляющим по меньшей мере 1,1, а еще более предпочтительно по меньшей мере 1,2. Преимущество этого заключается в высокой термостойкости во время переработки в расплаве. Микротальк. Микротальк, присутствующий в полимерной композиции, предпочтительно характеризуется медианным диаметром (срединным диаметром), меньшим чем 1 мкм, более предпочтительно меньшим чем 0,7 мкм, еще более предпочтительно меньшим чем 0,6 мкм. Преимущество этого заключается в большей эффективности микроталька в отношении уменьшения уровня проникновения топлива в сопоставлении с частицами талька, имеющими более высокий медианный диаметр. Распределение частиц по размерам у микроталька определяют при использовании высокоскоростного анализатора изображений. Данный анализатор проецирует все частицы в ограниченном образце в виде 2-мерных изображений и измеряет фактическую площадь поверхности всех захваченных отдельных частиц. Данную площадь поверхности впоследствии пересчитывают в круги, имеющие ту же самую площадь поверхности, для которых рассчитывают диаметр. После этого по известным методам определяют медианное значение для распределения частиц по размерам. Микротальк в полимерной композиции может присутствовать в очень малых количествах, таких как количество, составляющее по меньшей мере 0,001 мас.% по отношению к общему количеству полимерной композиции, предпочтительно по меньшей мере 0,01 мас.%, более предпочтительно по меньшей мере 0,02 мас.%, еще более предпочтительно по меньшей мере 0,04 мас.%. Предпочтительно микротальк в полимерной композиции может присутствовать в количестве, составляющем не более 1 мас.% по отношению к общему количеству полимерной композиции, более предпочтительно не более 0,5 мас.%, а еще более предпочтительно не более 0,2 мас.%. Количествам микроталька в соответствии с изобретением свойственно преимущество, заключающееся в сохранении достаточной ударной вязкости на холоду при -30 С. Полиамид В. Как, к удивлению, было продемонстрировано, дополнительное присутствие полиамида В, представляющего собой РА 410, в количестве, составляющем по меньшей мере 0,1 мас.% в расчете на общее количество полимерной композиции, в детали топливной системы, соответствующей изобретению, приводит к получению еще меньшей топливопроницаемости в сопоставлении с деталями топливной системы, не содержащими РА 410. РА 410 в настоящем документе понимается в качестве полиамида, содержащего мономерные звенья 1,4-диаминобутана и 1,10-октандикарбоновой (себациновой) кислоты. Предпочтительно РА 410 в полимерной композиции присутствует в количестве, составляющем по меньшей мере 0,2 мас.% по отношению к общему количеству в полимерной композиции. Более предпочтительно количество РА 410 составляет по меньшей мере 0,5 мас.%, еще более предпочтительно количество составляет по меньшей мере 1 мас.%. Предпочтительно РА 410 присутствует в количестве, составляющем не более 10 мас.%. Предпочтительно полимерная композиция содержит смесь из РА 6 и РА 410 или РА 66 и РА 410. Преимущество этого заключается в большом относительном приращении уменьшения проникновения топлива и хорошей пластичности детали топливной системы. Другие добавки. Деталь топливной системы, соответствующая изобретению, необязательно может содержать и другие добавки, такие как модификаторы ударопрочности, наполнители, каучуки, красители, смазки и разветвитель. Подходящими для использования наполнителями являются минеральные наполнители, такие как глина, слюда, тальк, стеклянные шарики. Армирующими волокнами является, например, стекловолокно. В качестве армирующих волокон полиамидная композиция предпочтительно содержит от 5 до 60 мас.% стекловолокна по отношению к общему количеству полимерной композиции, более предпочтительно от 10 до 45 мас.%, а наиболее предпочтительно от 15 до 40 мас.% стекловолокна. Подходящее для использования стекловолокно в общем случае имеет диаметр 5-20 мкм, предпочтительно 8-15 мкм и снабжается покрытием, подходящим для использования в полиамиде. Преимущество полимерной композиции, со-2 023632 держащей стекловолокно, заключается в увеличении ее прочности и жесткости, в частности, также и при более высоких температурах, что делает возможным использование при температурах, вплоть до близких к температуре плавления полимера в полимерной композиции. Подходящие для использования модификаторы ударопрочности представляют собой каучукоподобные полимеры, которые содержат не только аполярные мономеры, такие как олефины, но также и полярные или реакционно-способные мономеры, такие как, помимо прочего, акрилаты и мономеры, содержащие эпоксид, кислоту или ангидрид. Примеры включают сополимер этилена с (мет)акриловой кислотой или сополимер этилена/пропилена, функционализованный ангидридными группами. Преимущество модификаторов ударопрочности заключается в том, что они не только улучшают ударную вязкость полимерной композиции, но также и вносят свой вклад в увеличение вязкости. Предпочтительно количество модификаторов ударопрочности составляет по меньшей мере 1 мас.% по отношению к общему количеству полимерной композиции, более предпочтительно по меньшей мере 5 мас.%. Преимущество этого заключается в хорошей ударной вязкости. Предпочтительно количество модификаторов ударопрочности составляет не более 60 мас.% по отношению к общему количеству полимерной композиции, более предпочтительно, не более 50 мас.%. Преимущество этого заключается в сохранении достаточных характеристик непроницаемости. Предпочтительно модификатор ударопрочности выбирают из группы полиолефина, функционализованного малеиновым ангидридом. В качестве красителей, например, могут быть использованы технический углерод или нигрозин. Предпочтительно количество экстрагируемых веществ в детали топливной системы является небольшим во избежание загрязнения топливных магистралей и фильтров. Предпочтительно, таким образом, деталь топливной системы не содержит диспергатора. Способ изготовления детали топливной системы Изобретение также относится к способу получения детали топливной системы. Неожиданно было показано, что деталь топливной системы, соответствующая изобретению, в выгодном случае может быть получена по способу раздувного формования или центробежного формования. Раздувное формование в настоящем документе понимается как включающее, по меньшей мере,следующие стадии:a) нагревание полимерной композиции для получения вязкой жидкости;b) формование заготовки из вязкой жидкости;c) расширение заготовки сжатым газом и прессование ее относительно полости формы вплоть до охлаждения и затвердевания заготовки с образованием детали;e) извлечение детали. Полимерной композицией, использующейся на стадии а), является полимерная композиция, описанная в данном описании изобретения. Центробежное формование в настоящем документе понимается как включающее, по меньшей мере,следующие стадии:a) наполнение формы полимерной композицией;b) нагревание формы при одновременном ее вращении до температуры, при которой полимерная композиция расплавляется;c) диспергирование полимерной композиции на стенке формы;e) охлаждение формы вплоть до затвердевания полимерной композиции с образованием детали;g) извлечение детали. Полимерной композицией на стадии а) является описанная выше полимерная композиция. Детали топливной системы, соответствующие изобретению и полученные по способу раздувного формования или центробежного формования, демонстрируют хорошую однородность распределения толщины в сочетании с низким проникновением топлива. Еще одно преимущество заключается в сохранении достаточных механических свойств, таких как ударная вязкость на холоду при -30 С, меньшее прогибание, достаточная прочность заготовки. Далее изобретение будет разъяснено в примерах, при этом изобретение не ограничивается только данными примерами. Примеры Методы. Скорость проникновения топлива (Р) измеряли по методу потери массы в соответствии с документом ASTM E96BW, в котором воду заместили топливом ASTM fuel СЕ 10 (образованным из 10 об.% этанола и 90 об.% топлива ASTM fuel С (смеси толуола и изооктана с составом 50/50 мас.% Измерения проникновения топлива проводили при 40 С в сухих условиях. Среднеквадратичное отклонение в данном методе находится в диапазоне от 5 до 10%. Массовые процентные приведены по отношению к общей массе полимерной композиции, если только не будет указано другого. Концентрация концевых аминогрупп/концентрация концевых карбоксигрупп. Концевые карбоксильные группы определяли потенциометрически в о-крезоле в результате титрования при использовании гидроксида тетрабутиламмония. Концевые аминогруппы определяли потенциометрически в феноле в результате титрования при использовании хлористо-водородной кислоты. Данные по ударной вязкости на холоду. Ударное воздействие с применением прибора Dynatup проводили при использовании руководства документов ASTM D 3763 и ISO 6603-2. Диски (2"1/8" (50,8 мм 3,18 мм изготавливали в результате литьевого формования и подвергали испытанию при -30 С в сухом после формования состоянии. Диаметр бойка составлял 0,5 дюйма (12,7 мм) при диаметре опоры нижнего зажима в 1,5 дюйма (38,1 мм). Скорость испытания составляла 6,8 фут/с (2,07 м/с). Испытаниям подвергали по меньшей мере пять дисков. Диски из каждого материала размещали на ночь в морозилке при -30 С. Подвергаемые испытанию детали переводили из морозилки в камеру для испытаний по одному комплекту за раз. Диски подвергали испытаниям после достижения в камере равновесия на уровне заданной температуры. Объемная скорость течения расплава (ОСТР). Значение ОСТР полимерной композиции измеряли в соответствии с документом ISO 1133 при массе 21,6 кг и при определенной температуре измерения (ниже в настоящем документе сокращенно обозначаемой как Тизмерения). Данную температуру измерения определяет температура плавления (сокращенно обозначаемая как Tm) полиамида А. Для полиамидов, характеризующихся значением Tm, составляющим не более 260 С, Тизмерения = Tm + 20 С. Для полиамидов, характеризующихся значением Tm большим чем 260 С, Тизмерения = Tm + 10 С. Используемые полиамиды. РА 6; Tm = 220 С. Тизмерения = 240 С. Микротальк. Медианный диаметр составлял 0,50 мкм, 99% были меньше чем 5 мкм, 92% были меньше чем 2 мкм и 75% были меньше чем 1 мкм. Модификатор ударопрочности. В качестве модификатора ударопрочности использовали этиленовый сополимер, привитый малеиновым ангидридом (МАГ). Результаты. Таблица 1 Результаты измерения проникновения топлива (Т = 40 С) В табл. 1 ясно продемонстрировано, что комбинация, характеризующаяся значением ОСТР, составляющим не более 70 см 3/10 мин, и присутствием микроталька, в результате приводит к уменьшенному проникновению топлива (см. примеры I и II), в то время как значение ОСТР, большее, чем 70 см 3/10 мин,и отсутствие микроталька приводят к более высокому проникновению топлива (см. сравнительный пример С 1). В композиции, где микротальк отсутствует, а значение ОСТР составляет не более 70 см 3/10 мин, проницаемость будет меньшей, чем у композиции, характеризующейся значением ОСТР, большим чем 70 см 3/10 мин (см. С 2 в сопоставлении с С 1), но все еще большей, чем у композиций, соответствующих изобретению (сопоставьте С 2 с примерами I и II). Результаты измерения для топливных баков. Измерения проникновения проводили при 28 С и атмосферном давлении для предварительно пропитанных, герметизированных и изготовленных в результате раздувного формования баков, которые заполняли при по меньшей мере 40 об.% топлива СЕ 10. Баки изготавливали из полимерной композиции из 89 мас.% материала РА 6, характеризующегося соотношением между концентрацией концевых карбоксигрупп и концентрацией концевых аминогрупп большим, чем 1, 9,75 мас.% модификатора ударопрочности и 0,08 мас.% микроталька. Значение ОСТР полимерной композиции составляло 37 см 3/10 мин согласно измерению при 275 С и 21,6 кг. Получали различные толщины. Скорость проникновения топлива представлена в табл. 2. Таблица 2 Проникновение топлива, измеренное для топливных баков Как ясно демонстрируют результаты в табл. 2, деталь топливной системы, соответствующая изобретению, демонстрирует очень низкую скорость проникновения. Результаты измерения для смесей. Топливопроницаемость также измеряли для смесей из полиамида-6 и полиамида-410. В данном случае в присутствии микроталька также наблюдали уменьшение топливопроницаемости. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Деталь топливной системы, содержащая полимерную композицию, содержащую:ii) микротальк в количестве в диапазоне от 0,001 до 1 мас.% по отношению к общему количеству полимерной композиции, при этом микротальк характеризуется медианным диаметром меньшим чем 1 мкм,где полимерная композиция характеризуется объемной скоростью течения расплава (ОСТР), составляющей не более 70 см 3/10 мин при массе 21,6 кг и при температуре Тизмерения согласно измерению в соответствии с документом ISO 1133, при этом для полиамидов, имеющих температуру плавления Tm не более 260 С, Тизмерения = Tm + 20 С, а для полиамидов, имеющих Tm более 260 С, Тизмерения = Tm + 10 С. 2. Деталь топливной системы по п.1, отличающаяся тем, что значение ОСТР составляет не более 60 см 3/10 мин. 3. Деталь топливной системы по п.1 или 2, отличающаяся тем, что значение ОСТР составляет не более 50 см 3/10 мин. 4. Деталь топливной системы по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что количество микроталька находится в диапазоне от 0,01 до 0,5 мас.% по отношению к общему количеству полимерной композиции. 5. Деталь топливной системы по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что количество микроталька находится в диапазоне от 0,01 до 0,2 мас.% по отношению к общему количеству полимерной композиции. 6. Деталь топливной системы по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что полиамид А выбирается из группы РА 6, РА 66, РА 46, РА 410, РА 610, РА 11, РА 12, РА 412 или их смесей. 7. Деталь топливной системы по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что полиамид А выбирается из группы РА 6 и РА 66 или их смесей. 8. Деталь топливной системы по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что полимерная композиция дополнительно содержит полиамид В, который отличается от полиамида А и представляет собой РА 410, при этом полиамид В содержится в количестве, составляющем по меньшей мере 0,1 мас.% в расчете на общее количество полимерной композиции. 9. Деталь топливной системы по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что соотношение между концентрацией концевых карбоксигрупп и концентрацией концевых аминогрупп в полиамиде А равно 1 или более. 10. Способ изготовления детали топливной системы по любому из предыдущих пунктов, характеризующийся тем, что деталь изготавливают путем раздувного формования.