特表 2024-516169 多層パイプライン

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-04-12

(54)【発明の名称】多層パイプライン

(51)【国際特許分類】

   B32B 1/08 20060101AFI20240405BHJP

   B32B 27/30 20060101ALI20240405BHJP

   F16L 11/04 20060101ALI20240405BHJP

【ＦＩ】

B32B1/08

B32B27/30 102

F16L11/04

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023564571

(86)(22)【出願日】2022-04-21

(85)【翻訳文提出日】2023-12-13

(86)【国際出願番号】 IB2022053752

(87)【国際公開番号】W WO2022224199

(87)【国際公開日】2022-10-27

(31)【優先権主張番号】21169635.6

(32)【優先日】2021-04-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】518073158

【氏名又は名称】テーイー オートモーティブ（フルダブリュック） ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

(74)【代理人】

【識別番号】240000327

【弁護士】

【氏名又は名称】弁護士法人クレオ国際法律特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ハッケル アンドレ

(72)【発明者】

【氏名】ファーレンホルツ フランク

(72)【発明者】

【氏名】シュラモウスキ マルティン

(72)【発明者】

【氏名】アルノルト ジークフリート

【テーマコード（参考）】

3H111

4F100

【Ｆターム（参考）】

3H111AA04

3H111BA15

3H111CB06

3H111CB14

3H111DA01

3H111DB08

3H111DB27

4F100AK01B

4F100AK01C

4F100AK03B

4F100AK03C

4F100AK09A

4F100AK17C

4F100AK17E

4F100AK21A

4F100AK46B

4F100AK46C

4F100AK46D

4F100AK46E

4F100AK48B

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4F100AK48E

4F100AL01A

4F100CB00D

4F100CB00E

4F100GB32

4F100JD01A

4F100JD02

4F100JG01C

4F100JG01E

4F100JJ03

4F100JK01

4F100JL11D

4F100JL11E

4F100YY00A

(57)【要約】

自動車用多層パイプラインにおいて、ブテンジオール－ビニルアルコール共重合体（ＢＶＯＨ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＯＨ）、ＢＶＯＨとのポリマーブレンド、ＰＶＯＨとのポリマーブレンドからなる群から選択された少なくとも１つの材料を含む少なくとも１つのバリア層が設けられている。バリア層の外側には、プラスチック製の少なくとも１つの外層が配設されている。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

自動車用多層パイプラインであって、
ブテンジオール－ビニルアルコール共重合体（ＢＶＯＨ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＯＨ）、ＢＶＯＨとのポリマーブレンド、ＰＶＯＨとのポリマーブレンドからなる群から選択された少なくとも１つの材料を含む少なくとも１つのバリア層（１）を備え、
前記バリア層の外側にプラスチック製の少なくとも１つの外層が配設されている、ことを特徴とする自動車用多層パイプライン。

【請求項2】

前記自動車用多層パイプラインは水素輸送用のパイプラインである、ことを特徴とする請求項１に記載のパイプライン。

【請求項3】

前記バリア層（１）の内側に、プラスチック製の少なくとも１つの内層（３）が配設されている、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のパイプライン。

【請求項4】

前記外層（２）は、実質的にポリアミド、ポリオレフィンからなる群から選択されたプラスチックからなる、ことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のパイプライン。

【請求項5】

前記外層（２）は、実質的にポリアミド１２及び／又はポリアミド６１２からなる、ことを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載のパイプライン。

【請求項6】

前記バリア層（１）と前記外層（２）との間に、プラスチック製の少なくとも１つの第１の結合層（４）が配設されており、
前記第１の結合層（４）はポリアミドを含む、ことを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載のパイプライン。

【請求項7】

前記内層（３）は、実質的に、ポリアミド、ポリオレフィン、フルオロポリマーからなる群から選択されたプラスチックからなる、ことを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載のパイプライン。

【請求項8】

少なくとも前記内層の領域は導電性である、ことを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載のパイプライン。

【請求項9】

前記内層（３）は、実質的に、ポリアミド６、ポリアミド１２、ポリアミド６１２からなる群から選択されたポリアミドからなる、ことを特徴とする請求項１～８のいずれか１項に記載のパイプライン。

【請求項10】

前記バリア層（１）と前記内層との間に、プラスチック製の少なくとも１つの第２の結合層（５）が配設され、前記第２の結合層（５）は、ポリアミドを含む、ことを特徴とする請求項１～９のいずれか１項に記載のパイプライン。

【請求項11】

前記内層（３）の内側に、プラスチック製の少なくとも１つの最内層（６）が配設され、前記最内層（６）は、実質的にフルオロポリマーからなる、ことを特徴とする請求項１～１０のいずれか１項に記載のパイプライン。

【請求項12】

前記最内層（６）は、実質的にＥＴＦＥからなる、ことを特徴とする請求項１～１１のいずれか１項に記載のパイプライン。

【請求項13】

少なくとも前記最内層の領域は、導電性である、ことを特徴とする請求項１～１２のいずれか１に記載のパイプライン。

【請求項14】

前記バリア層（１）の厚さは、パイプライン壁部全体の厚さの少なくとも５％である、ことを特徴とする請求項１～１３のいずれか１項に記載のパイプライン。

【請求項15】

前記第１の結合層は、実質的にポリアミド６からなる、ことを特徴とする請求項６に記載のパイプライン。

【請求項16】

前記第２の結合層は、実質的にポリアミド６からなる、ことを特徴とする請求項１０に記載のパイプライン。

【請求項17】

前記バリア層の厚さは、パイプライン壁部全体の厚さの少なくとも１０％である、ことを特徴とする請求項１に記載のパイプライン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、２０２１年４月２１日に出願された欧州出願第２１１６９６３５．６号の利益を主張するＰＣＴ出願であり、その内容全体は参照により本明細書に組み込まれる。

【背景技術】

【0002】

本発明は、少なくとも１つのバリア層と、バリア層の外側に配設された外層と、を有する自動車用多層パイプラインに関する。本発明の特に好ましい実施例において、本発明による自動車用多層パイプラインは、水素輸送ライン又は水素輸送用自動車用パイプラインである。

【0003】

水素は、自動車に燃料電池を供給するために、自動車産業でますます重要になってきている。このため、水素を輸送するための自動車用パイプラインやチューブも既に知られている。この場合、水素はパイプラインのパイプの壁部に対して相対的に高い透過傾向を示すという欠点がある。そのため、水素の透過に関して高いバリア効果を有するように、自動車用パイプラインを設計する努力が行われている。この目的のために、チューブ又はパイプの壁部の材料として、結晶化度の高いポリアミドが既に使用されている。機械的耐性及び耐透過性を高めるために、相対的に厚い壁部を有するパイプラインも使用されている。しかし、必要な材料費及びパイプラインの重量において不利である。この点で改善が必要である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明は、冒頭で述べた種類の自動車用多層パイプラインを提供するという技術的課題に基づいており、このパイプラインは、通過させる流体媒体に対して高いバリア効果を有し、特に、パイプライン壁部を通る水素の透過が僅かであることを特徴としており、さらに、相対的に少ない費用でかつ相対的に薄い厚さの壁部で構築され得る。

【課題を解決するための手段】

【0005】

この技術的課題を解決するために、本発明は、ブテンジオール－ビニルアルコール共重合体（ＢＶＯＨ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＯＨ）、ＢＶＯＨとのポリマーブレンド、ＰＶＯＨとのポリマーブレンドからなる群からから選択された少なくとも１つの材料を含む少なくとも１つのバリア層が設けられ、プラスチック製の少なくとも１つの外層がバリア層の外側に配設される、自動車用多層パイプライン又はチューブを教示する。この自動車用パイプラインが自動車用の水素輸送パイプラインであることは、本発明の範囲内にある。本発明によるバリア層には、ブテンジオールビニルアルコール（ＢＶＯＨ）及び／又はＢＶＯＨとのポリマーブレンドが特に好ましい。特に水素に対するバリア効果の点で、この材料は特に優れていることが証明されている。さらに、プラスチック製の少なくとも１つの内層がバリア層の内側に配設されることは本発明の範囲内にある。

【0006】

本発明は、本発明による自動車用パイプライン又はチューブの設計が、パイプラインを通過する流体媒体に対して高いバリア効果を有し、特に、通過した水素に対して驚くほど僅かな透過によって特徴づけられる、という知見に基づいている。それにもかかわらず、本発明による自動車用パイプラインは、かなり低コストでの設計が可能であり、特に、この関連分野において現在までに知られているパイプラインと比較して、チューブ壁部の厚さを相対的に薄く形成することができる。加えて、自動車用パイプラインは、高い機械的耐性、特に高圧に対する優れた耐性を特徴とする。さらに、本発明によるパイプラインの温度安定性は、非常に有利であることが強調される。本発明の範囲内で、本発明によるパイプラインを具体的に設計するための様々な選択肢が存在する。

【0007】

本発明の範囲内において、本発明によるＢＶＯＨ及び／又はＰＶＯＨを含むバリア層を提供することは、バリア層が、少なくとも８５ｗｔ％、好ましくは少なくとも９０ｗｔ％、優先的には少なくとも９５ｗｔ％のＢＶＯＨ及び／又はＰＶＯＨ、特に好ましくはＢＶＯＨを含むことを意味する。本発明の特に好ましい実施例は、バリア層が、少なくとも９８ｗｔ％のＢＶＯＨ及び／又はＰＶＯＨ、非常に特に好ましくはＢＶＯＨを含むことを特徴とする。

【0008】

本発明の範囲内で、本発明によるバリア層が、ＢＶＯＨとのポリマーブレンド、あるいは、ＰＶＯＨとのポリマーブレンドを含む場合、このポリマーブレンドは、特に、少なくとも５０ｗｔ％、好ましくは少なくとも５５ｗｔ％のＢＶＯＨ又はＰＶＯＨを含むことを意味する。ＢＶＯＨとＥＶＯＨ（エチレン－ビニルアルコール共重合体）とのポリマーブレンド、あるいは、ＰＶＯＨとＥＶＯＨとのポリマーブレンドが使用されることは、本発明の範囲内にある。ＥＶＯＨは、基本的に、本発明によるバリア層の材料としても使用される。

【0009】

本発明によれば、プラスチック製の少なくとも１つの外層は、バリア層の外側に設けられる。外層は、プラスチックを含むか、あるいは、実質的に、ポリアミド、ポリオレフィンからなる群から選択されたプラスチックからなることが望ましい。外層は、ポリアミド、ポリオレフィンからなる群から選択されたプラスチックを少なくとも９５ｗｔ％含むことが最も望ましい。本発明の非常に好ましい実施例では、外層がポリアミドを含むか、あるいは、実質的にポリアミドからなることを特徴とする。この関連において、実証された実施例は、外層がポリアミド１２及び／又はポリアミド６１２を含むか、あるいは、実質的にポリアミド１２及び／又はポリアミド６１２からなることを特徴とする。

【0010】

本明細書及び以下の説明において、層がポリオレフィンを含むか、あるいは、実質的にポリオレフィンからなると記載する場合、これは特に、当該層は、ポリプロピレン及び／又はポリエチレン、好ましくはＨＤＰＥを含むか、あるいは、実質的にポリプロピレン及び／又はポリエチレン、好ましくはＨＤＰＥからなることを意味する。本発明の範囲内で、層はポリアミドを含むか、あるいは、実質的ポリアミドからなる場合、半芳香族ポリアミドを用いてもよい。

【0011】

バリア層と外層との間に、プラスチック製の第１の結合層が、少なくとも１つ、好ましくは１つ、配設されることは、本発明の範囲内にある。本発明の推奨される実施例によれば、第１の結合層は、追加の層を介在させることなく、プラスチック製の外層の内側に直接配設される。プラスチック製の第１の結合層は、追加の層を介在させることなく、バリア層の外側に直接配設されることが最も望ましい。しかし、第１の結合層と外層との間、及び／又は、第１の結合層とバリア層との間に、（特にプラスチック製の）少なくとも１つの追加の層を介在させてもよい。本発明の特に実証された実施例は、第１の結合層がポリアミドを含むか、あるいは、実質的にポリアミドからなることを特徴とする。第１の結合層は、好ましくは、少なくとも９０ｗｔ％のポリアミドを含む。例えば、第１の結合層のポリアミドとしてポリアミド６を用いてもよい。

【0012】

プラスチック製の少なくとも１つの内層がバリア層の内側に配設されることは、本発明の範囲内にある。本発明の特に好ましい実施例は、内層がプラスチックを含むか、あるいは、実質的に、ポリアミド、ポリオレフィン、フルオロポリマーからなる群から選択されたプラスチックからなることを特徴とする。内層は、少なくとも１つの言及されたプラスチックを少なくとも９５ｗｔ％含むのが最良である。本発明の範囲内において、少なくとも内層の領域は導電性設計を有することが有効であると証明されている。本発明の特に推奨される実施例によれば、内層はポリアミドを含むか、あるいは、実質的にポリアミドからなる。内層は、ポリアミド６、ポリアミド１２、ポリアミド６１２からなる群から選択された少なくとも１つのポリアミドを含むか、あるいは、実質的に当該選択された少なくとも１つのポリアミドからなることが推奨される。

【0013】

本発明の好ましい実施例は、バリア層と内層との間に、プラスチック製の第２の結合層が、少なくとも１つ、好ましくは１つ配設されていることを特徴とする。第２の結合層は、好ましくは、ポリアミドを含むか、あるいは、実質的にポリアミドからなる。例えば、第２の結合層は、ポリアミド６を含むか、あるいは、実質的にポリアミド６からなる。本発明の範囲内において、追加の層を介在させることなく、第２の結合層をバリア層の内側に直接配設することが効果的であると証明されている。第２の結合層は、追加の層を介在させることなく、内層の外側に直接配設されることが最も望ましい。しかし、基本的には、内層と第２の結合層との間、あるいは、第２の結合層とバリア層との間に、（特にプラスチック製の）追加の層を配設してもよい。

【0014】

内層の内側に隣接するプラスチック製の最内層が、少なくとも１つ、特に１つ、設けられていることは本発明の範囲内にある。本発明の実証された実施例によれば、最内層はフルオロポリマーを含むか、あるいは、実質的にフルオロポリマーからなる。本発明の範囲内において、ＥＴＦＥを含むか、あるいは、実質的にＥＴＦＥからなる最内層が設けられている実施例が特に好ましい。ＥＴＦＥは、エチレン－テトラフルオロエチレン共重合体である。さらに、少なくとも最内層の領域が導電性設計を有することは本発明の範囲内にある。

【0015】

本発明の推奨される実施例によれば、最内層は、追加の層を介在させることなく、内層の内側に直接配設されているが、（特にプラスチック製の）少なくとも１つの追加の層を介在させてもよい。

【0016】

本発明の推奨される実施例は、バリア層の厚さが、パイプライン壁部全体の厚さの少なくとも５％、好ましくは少なくとも１０％であることを特徴とする。外層の厚さは、パイプライン壁部全体の厚さの少なくとも１０％、特に少なくとも１５％であることが最も望ましい。内層の厚さは、好ましくは、パイプライン壁部全体の厚さの少なくとも５％、好ましくは少なくとも１０％である。本発明の一実施例において、バリア層の厚さは、パイプライン壁部全体の厚さの少なくとも１５％であり、外層の厚さは、パイプライン壁部全体の厚さの少なくとも２０％であり、内層の厚さは、パイプライン壁部全体の厚さの少なくとも１５％である。本発明の別の実施例は、外層の厚さがパイプライン壁部全体の厚さの少なくとも２５％であり、バリア層の厚さがパイプライン壁部全体の厚さの少なくとも２０％であり、内層の厚さがパイプライン壁部全体の厚さの少なくとも２０％であることを特徴とする。パイプライン壁部全体の厚さは、特に０．７～２．５ｍｍ、好ましくは０．８～２ｍｍ、特に好ましくは０．８～１．８ｍｍとである。

【0017】

本発明による自動車用多層パイプラインは、パイプラインを通過する流体媒体に対して驚くほど高いバリア効果を有することを特徴とする。特に、自動車用パイプラインは、パイプラインを通過する水素に対する高いバリア効果を特徴とする。特に、本発明により設計されたバリア層は、これに寄与する。しかし、本発明による自動車用パイプラインは、有利に高い機械的耐性を有し、特に、高い内部圧力に対して高い耐性を有することも、強調される。さらに、本発明による自動車用パイプラインは、高い耐熱性を特徴とする。それにもかかわらず、本発明によるパイプラインは、比較的に安価に製造され得る。

【0018】

本発明は、例示的な実施例のみを示す図面に基づいて、以下により詳細に説明される。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】図１は、本発明によるパイプラインの透視図である。

【図2】図２は、図１による対象物の断面図である。

【図3】図３は、別の実施例における図２による対象物を示す。

【発明を実施するための形態】

【0020】

図は、本発明による、バリア層１を有する自動車用多層チューブ又はパイプラインＲを示している。この自動車用パイプラインＲは、水素を通過させるための水素輸送用のパイプラインである。例示的な実施例では、バリア層１は、ブテンジオール－ビニルアルコール共重合体（ＢＶＯＨ）を含むか、あるいは実質的にＢＶＯＨからなる。図に示す例示的な実施例では、外層２は、ポリアミド１２から形成され、バリア層１の外側に配設されている。さらに、例示的な実施例におけるパイプラインＲは、内層３を有し、この内層３は、例えば、ポリアミド６を含むか、あるいは実質的にポリアミド６からなる。内層３には導電性添加剤が提供され、これにより、内層３は少なくともその内側において導電性を有するように設計される。

【0021】

図に示す例示的な実施例では、第１の結合層４は、外層２とバリア層１との間に配設されており、例えば、ポリアミド６を含むか、あるいは実質的にポリアミド６からなる。本発明による例示的な実施例では、第２の結合層５は、内層３とバリア層１との間に配設されており、例えば、ポリアミド６を含むか、あるいは実質的にポリアミド６からなる。

【0022】

図２の実施例では、本発明による自動車用パイプラインＲは、合計５つの層、具体的には、外側から順に、外層２、第１の結合層４、ＢＶＯＨ製のバリア層１、第２の結合層５及び内層３を有する。

【0023】

図３の例示的な実施例では、合計６つ層を有するパイプラインが設けられている。図２による実施例と比較して、本実施例では、付加的な最内層６が設けられている。この最内層６は、好ましくはフルオロポリマーを含むか、あるいは実質的にフルオロポリマーからなる。図３に示す例示的な実施例では、この最内層６は、ＥＴＦＥを含むか、あるいは実質的にＥＴＦＥからなることが最も望ましい。最内層６は、導電性添加剤を有し、このため、少なくともその内側で導電性を有するように設計される。

【図1】

【図2】

【図3】

【手続補正書】

【提出日】2023-12-13

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

自動車用多層パイプラインであって、
ブテンジオール－ビニルアルコール共重合体（ＢＶＯＨ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＯＨ）、ＢＶＯＨとのポリマーブレンド、ＰＶＯＨとのポリマーブレンドからなる群から選択された少なくとも１つの材料を含む少なくとも１つのバリア層（１）を備え、
前記バリア層の外側にプラスチック製の少なくとも１つの外層が配設されている、ことを特徴とする自動車用多層パイプライン。

【請求項2】

前記自動車用多層パイプラインは水素輸送用のパイプラインである、ことを特徴とする請求項１に記載のパイプライン。

【請求項3】

前記バリア層（１）の内側に、プラスチック製の少なくとも１つの内層（３）が配設されている、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のパイプライン。

【請求項4】

前記外層（２）は、実質的にポリアミド、ポリオレフィンからなる群から選択されたプラスチックからなる、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のパイプライン。

【請求項5】

前記外層（２）は、実質的にポリアミド１２及び／又はポリアミド６１２からなる、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のパイプライン。

【請求項6】

前記バリア層（１）と前記外層（２）との間に、プラスチック製の少なくとも１つの第１の結合層（４）が配設されており、
前記第１の結合層（４）はポリアミドを含む、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のパイプライン。

【請求項7】

内層（３）をさらに備え、当該内層（３）は、実質的に、ポリアミド、ポリオレフィン、フルオロポリマーからなる群から選択されたプラスチックからなる、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のパイプライン。

【請求項8】

少なくとも内層の領域は導電性である、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のパイプライン。

【請求項9】

内層（３）は、実質的に、ポリアミド６、ポリアミド１２、ポリアミド６１２からなる群から選択されたポリアミドからなる、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のパイプライン。

【請求項10】

前記バリア層（１）と内層との間に、プラスチック製の少なくとも１つの第２の結合層（５）が配設され、前記第２の結合層（５）は、ポリアミドを含む、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のパイプライン。

【請求項11】

内層（３）の内側に、プラスチック製の少なくとも１つの最内層（６）が配設され、前記最内層（６）は、実質的にフルオロポリマーからなる、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のパイプライン。

【請求項12】

最内層（６）は、実質的にＥＴＦＥからなる、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のパイプライン。

【請求項13】

少なくとも最内層の領域は、導電性である、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のパイプライン。

【請求項14】

前記バリア層（１）の厚さは、パイプライン壁部全体の厚さの少なくとも５％である、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のパイプライン。

【請求項15】

前記第１の結合層は、実質的にポリアミド６からなる、ことを特徴とする請求項６に記載のパイプライン。

【請求項16】

前記第２の結合層は、実質的にポリアミド６からなる、ことを特徴とする請求項１０に記載のパイプライン。

【請求項17】

前記バリア層の厚さは、パイプライン壁部全体の厚さの少なくとも１０％である、ことを特徴とする請求項１に記載のパイプライン。

【国際調査報告】