CN104540667B - 尤其在高温下使用的罩套软管 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种罩套软管，该罩套软管设计为具有多层并且包括至少一个内层(1)和一个罩套层(4)，其中该罩套层(4)由按重量计至少20％的聚苯硫醚(PPS)和/或聚噁二唑(POD)和/或芳族聚酰胺(AR)和/或聚酰亚胺(PI)和/或聚醚醚酮(PEEK)和/或聚2,6‑萘二甲酸乙二醇酯(PEN)和/或聚苯撑(PPP)和/或聚亚苯基氧化物(PPO)和/或聚苯硫醚(PPS)和/或聚苯撑醚(PPE)和/或聚苯并噁唑(PBO)和/或碳纤维(CF)和/或金属纤维(MF)构成。该软管状的物品尤其是一种涡轮增压器软管。

Description

尤其在高温下使用的罩套软管
技术领域
本发明涉及一种尤其可用于高温应用的罩套软管(Umlageschlauch)。
背景技术
罩套软管是配备有一个外部增强元件片层(所谓的“罩套”)的挠性软管。在该周围外片层的内部，此种软管可以包括由各种弹性体、热塑性弹性体或热塑性塑料和增强元件组成的多个片层(Lagen)或多个层(Schichten)。该外部增强元件片层可以具有编织的、针织的、网状的或机织的结构等等的形式。
纺织罩套软管常用于低压力范围和/或低温度范围(<150℃)，例如作为燃料、油或压缩机软管。具有增强插入件的软管之前已经经常用于高温范围(≥150℃)，但它们为了有效地作用而需要的高品质、附加的外部层代表了就成本和重量而言的显著缺点。
具有热塑性基体的用于高温应用的罩套软管可以除其他之外构造为聚四氟乙烯(PTFE)管、或甚至构造为被附加的不锈钢编带包围的波纹PTFE管(波纹管)。使用这种安排的缺点是此种软管是更重、非常坚硬并且不可弯曲，并且具有在运动中的低动态特性能力。
其中该罩套由玻璃纤维构成的罩套软管也是已知的，并且这些具体用于低压力范围中。然而，玻璃纤维的一个缺点是随着温度升高，它们变得越来越易于水解。此外，当加工玻璃纤维时必须采取特殊的人员防护措施，并且这大大增加了生产的复杂性水平。
发明内容
因此，在进一步发展的背景下，本发明的目的是提供一种罩套软管，其特征在于甚至在大量运动情况下并且特别是在高温(≥150℃)下的良好的动态使用寿命特性。同时，该罩套软管应该更柔性、更轻，具有较小的最小弯曲半径，并且最重要的是腐蚀和水解耐受性。
这个目的通过以下方式实现，该罩套软管的罩套由按重量计至少20％的聚苯硫醚(PPS)和/或聚噁二唑(POD)和/或芳族聚酰胺(AR)和/或聚酰亚胺(PI)和/或聚醚醚酮(PEEK)和/或聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯(PEN)和/或聚苯撑(PPP)和/或聚亚苯基氧化物(PPO)和/或聚苯硫醚(PPS)和/或聚苯撑醚(PPE)和/或聚苯并噁唑(PBO)和/或碳纤维(CF)和/或金属纤维(MF)构成。
出人意料地，已经发现其中罩套的按重量计至少20％是由以上列出的材料(单独地或它们的组合)构成的罩套软管的特征在于在高温(≥150℃)下甚至在大量运动情况下特别高的动态使用寿命特性。所列出的材料优选与具有大于或等于150℃的耐热性的弹性体、热塑性弹性体和/或热塑性塑料组合使用。
此种罩套软管优选用于涡轮增压器润滑、涡轮增压器冷却、压缩机、燃料系统、柴油机微粒过滤器(DPF)、变速器和发动机冷却、或其中必须在高温下运输侵蚀性介质的应用中。因此根据本发明的罩套软管特别适合于等于或大于150℃的温度。
在此背景下，该罩套软管还可以用于直的或成形的设计中，例如作为弯管。
如引言中所指出的，此种软管可以包括不同的弹性体、热塑性弹性体或热塑性塑料的多个片层或多个层。同样地，一个或多个嵌入的增强元件片层也可以作为罩套存在。为此目的，可以使用本领域的普通技术人员已知的所有增强元件材料。
总体上，根据本发明可以使用所有弹性体、热塑性弹性体或热塑性塑料。优选的是耐受等于150℃或更高的温度的耐热的弹性体、热塑性弹性体或热塑性塑料。
弹性体选自例如下组，该组由以下各项组成：
(部分)氢化的丁腈橡胶(HNBR)和/或氟橡胶(FKM)和/或聚表氯醇(ECO)和/或乙烯-乙酸乙烯酯橡胶(EVA)和/或丙烯酸酯橡胶(ACM)和/或乙烯-丙烯酸酯橡胶(AEM)和/或硅酮橡胶(MQ、VMQ、PVMQ、FVMQ)和/或氟化甲基硅酮橡胶(MFQ)和/或全氟化丙烯橡胶(FFPM)和/或全氟化碳橡胶(FFKM)和/或乙烯-丙烯-二烯橡胶(EPDM)。
当使用HNBR、FKM、FPM、ACM、AEM和/或硅酮橡胶时，其中FKM、FPM和AEM是特别好地适合的，可以实现就高温下的动态稳定性而言特别好的结果。
所提及的弹性体可以单独地或与至少两种弹性体共混地使用。
还有可能的是使用与热塑性弹性体和/或热塑性塑料共混的弹性体。
优选地，至少一种具有聚碳酸酯组分的热塑性弹性体(TPE-C)用作该热塑性弹性体。
根据本发明，量值为按重量计至少20％的聚苯硫醚(PPS)和/或聚噁二唑(POD)和/或芳族聚酰胺(AR)和/或聚酰亚胺(PI)和/或聚醚醚酮(PEEK)和/或聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯(PEN)和/或聚苯撑(PPP)和/或聚亚苯基氧化物(PPO)和/或聚苯硫醚(PPS)和/或聚苯撑醚(PPE)和/或聚苯并噁唑(PBO)和/或碳纤维(CF)和/或金属纤维(MF)用作这些增强元件。在此背景下，PPS、POD和/或芳族聚酰胺，尤其间位芳族聚酰胺是特别优选的。
间位芳族聚酰胺(m-芳族聚酰胺)和对位芳族聚酰胺(p-芳族聚酰胺)可以优选用作该芳族聚酰胺，并且钢纤维，尤其不锈钢纤维可以优选用作该金属纤维。
根据本发明，该罩套的按重量计至少20％、优选按重量计至少30％、特别优选按重量计至少50％、最优选按重量计至少80％必须由所提及的材料单独地或组合地(例如作为混杂物或作为混合编带)组成。还有可能的是该罩套由按重量计100％的所提及的材料单独地或组合地组成。
在一个特别优选的实施例中，该罩套不含玻璃纤维以便避免之前所述的缺点。
此种混杂物或混合编带概念的实例是：PPS/间位芳族聚酰胺、PPS/PBO、PPS/POD、不锈钢/PPS。
在此类情况下，一个混合编带由至少两根单独的线组成，这两根线进行捻合、交织以形成织造织物，进行针织以形成针织物，或加工为非纺织物或毡。
在混杂物中，长丝由至少两种不同的材料组成。
用于该罩套的增强元件材料优选以长丝，特别地单丝、短纤维、连续长丝纤维、纱线或合股线的形式存在。短纤维是特别合适的，因为与未处理的长丝纱线相比，它们通常产生改进的物理片层粘附性。根据在线化学辞典，版本3.14，术语短纤维是纺粘纤维的旧称。纺粘纤维是“通过在各种方法中的化学技术处理产生的、具有有限长度(与长丝相反)的一种纤维，其通常作为絮片获得并且在机械纺丝过程之后通常被纺成纺粘纱线、或丝束，或者被处理以制备毡、非织造织物、絮、填料和绝缘材料或类似产品”。这意味着所有的短纤维是单一纤维，并且具有有限的长度。长丝是连续纤维。短短纤维通常具有在10mm与70mm之间的长度。短纤维可以由一种类型的纤维或者两种或更多种不同纤维的组合组成。
因此，在混合编带中的编带可以唯一地由连续纤维制成，唯一地由短纤维制成，或还由连续纤维和短纤维的组合制成。使用短纤维构造使得能够实现比用长丝纤维更大的表面覆盖度，以及通过该短纤维构造中捕获的空气的绝缘效应获得的改进的热保护。在未处理的状态下，短纤维展现了对内层或中间层的更好的物理粘附性。同时，这还提供了短纤维的改进的可能表面处理的选择。
每条长丝的总旦数优选是从500分特克斯至10,000分特克斯、特别优选从900分特克斯至3000分特克斯。捻度水平优选是从0至750t/m、特别优选从300至500t/m。
根据本发明的罩套软管还可以配备有一个刚性增强元件，如例如从EP 202 436A2已知的具有一个(弹性)覆盖层的软管。该刚性增强件优选为单丝(Monofile)(也被称为Monofilamente)，这些单丝在相同或相反方向上围绕该罩套缠绕并且缠绕到该罩套内。在这种情况下这些单丝还可以交叉缠绕。这些单丝可以由一种金属材料如不锈钢、或一种非金属材料如PPS或POD构成。这意味着该刚性增强元件的材料可以与该罩套的材料是相同的或不同的。
该罩套作为处于编带、帘布、针织的、网状的、机织的或斜交帘布层结构的形式的织物来应用，优选的应用是处于编带的形式。在这种情况下该罩套层可以由单个片层或多个片层组成。该罩套层优选包括从1至5个片层、特别优选从1至3个片层、并且最优选1至2个片层。
有可能施加一个保护层到该罩套上，也就是说这些外部增强元件上，该层将保护这些纤维免受外部影响如机械或化学损伤。
这些增强元件中的一些或所有还可以进行染色，例如通过纺丝染色、筒子纱染色或绳状染色。除其他之外，这用于施加可见标记。随后的表面功能化如用RFL或含氟聚合物溶液，任选地与染料结合，也是可能的。这种罩套保护不仅起到保护免受切割的作用(这防止了界面的磨损)，而且改进了在这些纤维与内层之间的粘附性、视觉识别可能性、外观和耐污性。
在高温下特别好的动态稳定性通过以下弹性体和增强元件的组合是可实现的：
AEM/PPS→150℃连续稳定性，175℃峰值
FKM/PPS→190℃连续稳定性，210℃峰值
FKM/POD→210℃连续稳定性，230℃峰值
FKM/间位芳族聚酰胺→230℃连续稳定性，250℃峰值
附图说明
图1至图8各自示出了不同的软管构造：
图1示出了由以下各项构成的罩套软管：
内层1、罩套4
图2示出了由以下各项构成的罩套软管：
内层1、嵌入的增强元件片层3、罩套4
图3示出了由以下各项构成的罩套软管：
内层1、嵌入的增强元件片层3、中间层2、罩套4
图4示出了由以下各项构成的罩套软管：
内层1、中间层2、罩套4
图5示出了由以下各项构成的罩套软管：
内层1、中间层2、嵌入的增强元件片层3、罩套4
图6示出了由以下各项构成的罩套软管：
内层1、中间层2、嵌入的增强元件片层3、中间层2’、罩套4
图7示出了由以下各项构成的罩套软管：
内层1、嵌入的增强元件片层3、螺旋状物5、罩套4
螺旋状物5还可以嵌入在一种弹性体基体中。作为在两个增强片层3、3’之间引入螺旋状物5的一个替代方案，可以使用一个单丝增强元件以便改进弯曲灵敏度并且同时增加负压耐受性(还参见图9和图10)。
图8示出了由以下各项构成的罩套软管：
内层1、中间层2、嵌入的增强元件片层3、螺旋状物5、罩套4螺旋状物5还可以嵌入在一种弹性体基体中。作为在两个增强片层3、3’之间引入螺旋状物5的一个替代方案，可以使用一个单丝增强元件以便改进弯曲灵敏度并且同时增加负压耐受性(还参见图9和图10)。
图9示出了由以下各项构成的罩套软管：
内层1和罩套4
在这种情况下，罩套4还配备有整合的单丝(粗线)作为刚性增强元件6，如从EP202 436 A2已知的。
图10示出了由以下各项构成的罩套软管：
内层1和罩套4
在这种情况下，罩套4还配备有整合的交叉缠绕的单丝(粗线)作为刚性增强元件6，如从EP 202 436 A2已知的。
具体实施方式
本发明现在将使用一个实施例参考实验结果和示意图进行解释。
实验结果
具有FPM内层和PPS短纤维罩套的本发明罩套软管在对流炉中经受190℃热老化7天之后未显示出强度损失。在这种情况下，恶化通过测定新软管中相对老化的软管的爆裂压力(Berstdruck)来确定。在42天之后，观察到仅15％的强度损失。
具有FPM内层和聚酯(PES)纤维罩套的对比罩套软管在对流炉中经受190℃热老化7天之后显示了大于30％的强度损失。在42天之后，产生了大于40％的强度损失，这在被设计为持续与机动车辆的使用寿命一样长的软管结构中是不可接受的。
在对流炉中经受150℃热老化7天之后，具有NBR内层和莫代尔(CMD)纤维罩套的对比罩套软管变得如此硬以至于它不能用于进一步测试，因为它在弯曲时断裂开。
附图标记说明
1 内层
2，2’ 中间层
3，3’ 嵌入的增强元件层
4 外部增强元件层(罩套)，一个或多个片层
5 螺旋状物
6 刚性增强元件(单丝)

Claims (9)

1.一种多层式罩套软管，包含至少一个内层(1)和一个罩套层(4)，其特征在于，该罩套层(4)由按重量计至少20％的聚苯硫醚(PPS)和/或聚噁二唑(POD)和/或芳族聚酰胺(AR)和/或聚酰亚胺(PI)和/或聚醚醚酮(PEEK)和/或聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯(PEN)和/或聚苯撑(PPP)和/或聚亚苯基氧化物(PPO)和/或聚苯并噁唑(PBO)和/或碳纤维(CF)和/或金属纤维(MF)构成，所列出的材料与耐受大于或等于150℃的耐热性的弹性体和/或热塑性塑料组合使用，该罩套层(4)附加地配备有一个刚性的增强元件，该增强元件为单丝，该单丝围绕该罩套层缠绕并且缠绕到罩套层内，该罩套层(4)不包含玻璃纤维。
2.如权利要求1所述的多层式罩套软管，其特征在于，该罩套层(4)由PPS和/或POD和/或芳族聚酰胺构成。
3.如权利要求1所述的多层式罩套软管，其特征在于，该PPS和/或该POD和/或该AR和/或该PI和/或该PEEK和/或该PEN和/或该PPP和/或该PPO和/或该PBO和/或该CF和/或该MF作为短纤维形成。
4.如权利要求1所述的多层式罩套软管，其特征在于，至少一个中间层(2，2’)和/或至少一个嵌入的增强元件层(3，3’)被安排在该内层(1)与该罩套层(4)之间。
5.如权利要求4所述的多层式罩套软管，其特征在于，该内层(1)和/或该中间层(2，2’)由氟橡胶(FKM)和/或乙烯-丙烯酸酯橡胶(AEM)构成。
6.如权利要求5所述的多层式罩套软管，其特征在于，该内层(1)由FKM构成并且该罩套层(4)由PPS或POD构成。
7.如权利要求5所述的多层式罩套软管，其特征在于，该内层(1)由AEM构成并且该罩套层(4)由PPS或POD构成。
8.如权利要求1至7中任一项所述的多层式罩套软管作为用于涡轮增压器润滑的软管、用于压缩机软管、用于柴油机微粒过滤器系统、用于燃料软管的用途。
9.如权利要求1至7中任一项所述的多层式罩套软管用于油软管的用途。
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