DE102004051073A1

DE102004051073A1 - Elastomer product comprises a reinforcing layer consisting of meta-aramide threads of the stretch break type, with specified length and fineness ranges

Info

Publication number: DE102004051073A1
Application number: DE200410051073
Authority: DE
Inventors: Horst Schubert; Wolfram Dr. Herrmann
Original assignee: ContiTech Schlauch GmbH
Current assignee: ContiTech Schlauch GmbH
Priority date: 2004-10-20
Filing date: 2004-10-20
Publication date: 2006-05-04

Abstract

The elastomer product comprises a reinforcing layer consisting of meta-aramide threads of the stretch break type, with a length from 200 to 1400 mm and a fineness from 1000 to 10000 dtex.

Description

Die Erfindung betrifft ein Elastomerprodukt, das zumindest eine zwischen Elastomerlagen vorliegende Verstärkungslage aus textilen Festigkeitsträgern aufweist. Die Erfindung betrifft insbesondere einen Schlauch für hohe dynamische und thermische Belastung.The The invention relates to an elastomeric product containing at least one between Elastomer layers present reinforcing layer made of textile reinforcements having. The invention particularly relates to a hose for high dynamic and thermal stress.

Elastomerprodukte, wie Transportbändern, Riemen, Schläuchen, Reifen, flexiblen Behältern oder Luftfedern, werden mit unterschiedlichsten Festigkeitsträgern, z. B. aus Polyamid-, Aramid-, Polyester- oder Poly(p-phenylen-2,6-benzobisoxazol), verstärkt, damit sie statischen und dynamischen Dauer- und Spitzenbelastungen standhalten. Die Festigkeitsträger werden dabei in Form von linien- oder flächenförmigen textilen Gebilden, wie z. B. in Form von Filamenten, Fasern, Garnen, Zwirnen, Corden, Geweben, Gewirken, Gestricken, Geflechten oder Vliesen, in unvulkanisierte Kautschukmischungen oder nicht ausgehärtete thermoplastische Elastomere eingebracht und nach der Herstellung des unvulkanisierten Vorproduktes wird vulkanisiert oder ausgehärtet.Elastomer products, like conveyor belts, Straps, hoses, Tires, flexible containers or air springs, are used with a variety of reinforcements, z. Example of polyamide, aramid, polyester or poly (p-phenylene-2,6-benzobisoxazole), strengthened so that they have static and dynamic continuous and peak loads withstand. The strength carriers be in the form of linear or sheet-like textile structures, such as z. In the form of filaments, fibers, yarns, threads, cords, fabrics, Knitted, crocheted, braided or nonwoven, in unvulcanised Rubber compounds or uncured thermoplastic elastomers introduced and after the preparation of the uncured precursor is vulcanized or cured.

Elastomerprodukte, an die besonders hohe Anforderungen hinsichtlich der Verstärkung gestellt werden, sind Schläuche, die sowohl eine gewisse Flexibilität als auch eine hohe Festigkeit aufweisen müssen. Insbesondere Ladeluftschläuche in Motoren müssen hohen Belastungen standhalten. Immer häufiger werden Motorleistungen im Kraftfahrzeug durch Vorverdichter unterstützt, die die Einleitung von komprimierter Ladeluft in den Verbrennungsraum ermöglichen. Ladeluft wird komprimiert, mit einem Ladeluftkühler abgekühlt und anschließend in den Verbrennungsraum geleitet. Die Führung der Ladeluft zwischen den einzelnen Aggregaten innerhalb des Motors erfolgt über Schlauchleitungen. Die für die Schlauchleitungen verwendeten Schläuche müssen hohen Druckbeaufschlagungen und dynamischen Belastungen, insbesondere extremen Schwingbelastungen, bei hohen Temperaturen (> 200 °C) standhalten. Ferner wird einen hohe Ölbeständigkeit, eine gute Haftung der Lagen des gesamten Verbundes im Schlauch und eine hohe Lebensdauer gefordert. Je nach Einbaubedingungen und den Auslegungen des Ladesystems werden unterschiedliche Schlauchkonstruktionen unter Verwendung verschiedener Kautschuktypen eingesetzt. So werden beispielsweise Ladeluftschläuche mit einer Fluorelastomer-Innenschicht, einer darauf aufgebauten peroxidisch vernetzten Silikonelastomer-Schicht, einer Verstärkungslage mit Festigkeitsträgern und einer Silikonelastomer-Außenschicht für aufgeladene Motoren eingesetzt, die besonders hohen Betriebstemperaturen standhalten müssen.Elastomer products, placed on the particularly high demands in terms of reinforcement are, are hoses, which both a certain flexibility and a high strength must have. In particular, charge air hoses in motors need withstand high loads. More and more engine power supported in the motor vehicle by supercharger, the introduction of allow compressed charge air into the combustion chamber. Charge air is compressed, cooled with a charge air cooler and then in passed the combustion chamber. The guidance of the charge air between The individual units within the engine via hose lines. The for The hoses used in hoses must be subjected to high pressure and dynamic loads, in particular extreme vibration loads, withstand high temperatures (> 200 ° C). Furthermore, a high oil resistance, good adhesion of the layers of the entire composite in the hose and a long life required. Depending on installation conditions and the Designs of the charging system are different hose designs under Use of different types of rubber used. For example Charge air hoses with a fluoroelastomer inner layer, a peroxide built up thereon crosslinked silicone elastomer layer, a reinforcing layer with reinforcements and a silicone elastomer outer layer for charged Engines used that withstand particularly high operating temperatures have to.

Bei der Verstärkungslage aus Festigkeitsträgern im Ladeluftschlauch handelt es sich üblicherweise um Gewebe oder Gestricke aus textilen Garnen, wie z. B. aus meta- oder para-Aramiden oder anderen Garnen, die über eine ausreichend hohe Festigkeit und Temperaturbeständigkeit verfügen. Garne aus meta-Aramid für die Verstärkung von Schläuchen werden z. B. unter dem Namen TEIJINCONEX von der Firma Teijin angeboten.at the reinforcement layer made of reinforcements in the charge air hose is usually tissue or Knitted fabrics of textile yarns, such as. B. from meta or para-aramids or other yarns that over a sufficiently high strength and temperature resistance feature. Yarns made of meta-aramid for the reinforcement of hoses be z. B. offered under the name TEIJINCONEX by the company Teijin.

Für dynamisch hoch belastete Schläuche, wie z. B. Ladeluftschläuche, handelt es sich bei den Garnen um Garne aus endlosen Filamenten. Schläuche, die nicht dynamisch belastet werden, können auch mit Festigkeitsträgern in Form von Gewebebändern aus Kurzfaserstapelgarnen mit einer Filamentlänge von 10 bis 60 mm verstärkt werden. Solche Kurzfaserstapelgarne sind für dynamisch hoch belastete Schläuche mit komplizierter Geometrie jedoch nicht geeignet, da sie keine ausreichende Festigkeit aufweisen.For dynamic heavily loaded hoses, such as B. charge air hoses, the yarns are yarns of endless filaments. hoses, which are not dynamically loaded, can also be used with reinforcements in Shape of fabric tapes made of short fiber staple yarns with a filament length of 10 to 60 mm. Such short fiber staple yarns are highly stressed for dynamically hoses However, with complicated geometry not suitable because they have no have sufficient strength.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Elastomerprodukt bereitzustellen, das hohen dynamischen Belastungen bei hohen Temperaturen standhält und eine hohe Lebensdauer aufweist.Of the The present invention is based on the object, an elastomer product to provide the high dynamic loads at high temperatures withstands and has a long life.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass die textilen Festigkeitsträger meta-Aramidgarne oder -zwirne des Typs „stretch broken" aus Filamenten mit einer Länge von 200 bis 1400 mm sind, wobei die Feinheit der Garne oder Zwirne 1000 bis 10000 dtex, vorzugsweise 3000 bis 8000 dtex, beträgt.Is solved this object according to the invention by that the textile reinforcement meta-aramid yarns or twines of the type "stretch broken" of filaments with a length from 200 to 1400 mm, with the fineness of the yarns or threads 1000 to 10000 dtex, preferably 3000 to 8000 dtex.

Unter Garnen oder Zwirnen des Typs „stretch broken" versteht man Garne oder Zwirne, die zunächst aus vielen Einzelfilamenten gesponnen, dann fixiert und im Anschluß auseinander gezogen werden. Die Filamente reißen dabei in undefinierter Weise und ragen z. T. aus dem Garn oder Zwirn heraus.Under Yarns or twists of the type "stretch broken "understands one yarns or threads, the first out spun many individual filaments, then fixed and then apart to be pulled. The filaments tear in undefined Way and protrude z. T. out of the yarn or twine out.

Es hat sich herausgestellt, dass diese speziellen meta-Aramidgarne oder -zwirne sich bei hoher Festigkeit und Temperaturbeständigkeit durch einen Elastizitätsmodul auszeichnen, der im Dehnungsbereich bis ca. 8 % bei einer Temperatur von 200 °C niedriger als bei meta-Aramidgarnen aus Endlosfilamenten ist. Das heißt, dass im Arbeitsbereich der Elastomerprodukte der Elastizitätsmodul von einbettendem Elastomer und eingebettetem Garn etwas angeglichen werden. Ein Einschneiden des Festigkeitsträgers beim Gebrauch in das Elastomer wird dadurch verringert und die Lebensdauer der Produkte wird dadurch erhöht.It has been found that these special meta-aramid yarns or twines are characterized by high strength and temperature resistance by a modulus of elasticity in the range of up to about 8% at a temperature of 200 ° C lower than meta-aramid yarns from continuous filaments. This means that in the working range of the elastomer products, the modulus of elasticity of embedding elastomer and embedded yarn is somewhat adjusted. A cutting of the reinforcement in use in the elastomer is thereby reduced and the life of the products is thereby increased.

Bei den Elastomerprodukten kann es sich z. B. um Antriebsriemen oder Rohrverbinder mit Cordgewebelagen handeln.at the elastomeric products may be, for. B. to drive belt or Pipe connectors act with Cordgewebelagen.

Gemäß einer bevorzugten Ausfürungsform der Erfindung handelt es sich bei dem Elastomerprodukt um einen Schlauch für hohe dynamische und thermische Belastung, insbesondere einen Ladeluftschlauch, der zumindest eine zwischen Elastomerlagen vorliegende Verstärkungslage aus den textilen Festigkeitsträgern aufweist.According to one preferred embodiment In the invention, the elastomer product is one Hose for high dynamic and thermal load, in particular a charge air hose, the at least one reinforcement layer present between elastomer layers has from the textile reinforcements.

Bei den Verstärkungslagen kann es sich um Gewebelagen handeln, die bei gleicher Schichtdicke im Vergleich zu Gewebelagen aus herkömmlichen Stapelfasergarnen eine größere Festigkeit aufweisen.at the reinforcement layers they can be fabric layers that have the same layer thickness compared to fabric layers of conventional staple fiber yarns a greater strength exhibit.

Bevorzugt liegt die Verstärkungslage allerdings in Form eines Gestricks vor. Es hat sich herausgestellt, dass diese speziellen meta-Aramidgarne oder -zwirne sich durch eine besonders hohe Schlingenfestigkeit gemäß DIN 53843 Teil 1 bei Normalklima (DIN 53802-20/65) und 200 °C auszeichnen. Diese bewirkt eine hohe Festigkeit des Gestricks im Schlauch und damit eine hohe Lebensdauer bei hohen dynamischen Belastungen, speziell extremen Schwingungsbelastungen. Der temperaturbeständige Festigkeitsträger übernimmt als Gestrick die Zug- und Druckkräfte im Verbund mit dem Elastomerlagen des Schlauches.Prefers lies the reinforcement layer but in the form of a knit. It turned out that These special meta-aramid yarns or twine themselves through a special high loop strength according to DIN 53843 Part 1 in normal climate (DIN 53802-20 / 65) and 200 ° C distinguished. This causes a high strength of the knitted fabric in the hose and thus a long service life with high dynamic loads, especially extreme vibration loads. The temperature-resistant reinforcement takes over as knit the tensile and compressive forces in the composite with the elastomer layers of the hose.

Die aus dem Garn des Typs „stretch broken" herausragenden Filamentenden tragen zu einer besseren Verbindung der einbettenden Elastomerlagen mit dem Garn bei.The from the yarn of the type "stretch broken "outstanding Filament ends contribute to a better connection of the embedding Elastomer layers with the yarn at.

Die erfindungsgemäßen Schläuche zeichnen sich durch eine besonders hohe Lebensdauer aus, wenn die Filamente im meta-Aramidgarn oder -zwirn eine mittlere Länge von 400 bis 600 mm aufweisen.The Drawing hoses according to the invention characterized by a particularly long life when the filaments have a mean length of 400 to 600 mm in the meta-aramid yarn or twine.

Die Verstärkungsgestricklage des Schlauches liegt zwischen Elastomerlagen vor, die bevorzugt auf hydriertem Nitrilkautschuk, Silikonkautschuk, Fluorkautschuk oder Acrylatkautschuk basieren. Diese Kautschuktypen zeichnen sich durch eine besonders gute Temperaturbeständigkeit aus.The Reinforcement knit layer the hose is between elastomer layers, which are preferred on hydrogenated nitrile rubber, silicone rubber, fluororubber or acrylate rubber based. These types of rubber are distinguished by a particularly good temperature resistance.

Neben der Gestrick- und den einbettenden Elastomerlagen kann der Schlauch auch noch weitere Lagen und Schichten aufweisen, wie z. B. weitere Innen- und Außenschichten bzw. -lagen aus unterschiedlichen polymeren Werkstoffen.Next the knitted and the embedding elastomer layers, the hose also have more layers and layers, such. B. more Inner and outer layers or layers of different polymeric materials.

Der Schlauch kann nach üblichen Verfahren hergestellt werden, indem z. B. auf eine extrudierte Kautschukmischungs-Innenschicht die Festigkeitsträgerlage mittels geeigneter Verfahren und anschließend im Extrusionsverfahren die Kautschukmischungs-Außenschicht aufgebracht werden. Im Anschluss wird der Schlauch mit üblichen Verfahren vulkanisiert.Of the Hose can according to usual Process are prepared by z. B. on an extruded rubber mixture inner layer the reinforcement layer by suitable methods and then in the extrusion process the rubber compound outer layer be applied. Afterwards the hose with usual Process vulcanized.

Vor dem Einbringen des meta-Aramidgarnes oder -zwirne in den Schlauchrohling kann das Garn mit unterschiedlichsten Substanzen, die das Verarbeitungsverhalten und/oder die Haftung zum Elastomer beeinflussen, behandelt werden. Auch dem einbettenden Elastomer können die Haftung verbessernde Substanzen beigemengt werden.In front inserting the meta-aramid yarn or twine into the tube blank The yarn can be made with a wide variety of substances that control the processing behavior and / or adhesion to the elastomer. Also, the embedding elastomer can improve the adhesion Substances are added.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt die Figur schematisch einen erfindungsgemäßen Schlauch.The Invention will now be explained in more detail with reference to an embodiment. there the figure shows schematically a hose according to the invention.

Der Schlauch in der Figur weist eine Fluorelastomer-Innenlage 1, eine darauf aufgebaute Silikonelastomer-Lage 2, eine gestrickte Verstärkungsgestricklage 3 aus einem meta-Aramidgarn A des Typs „stretch broken" (Typ Conex der Firma Teijin) mit einer Feinheit von 1100 dtex x3 und einer mittleren Filamentlänge von 400 bis 600 mm und eine Silikonelastomer-Außenlage 4 auf. Der Schlauch kann bevorzugt als Ladeluftschlauch in Turboladermotoren eingesetzt werden, wobei er durch unterschiedliche Befestigungsvorrichtungen, z. B. eine so genannte Henn-Kupplung, mit den Motorteilen verbunden werden kann.The tube in the figure has a fluoroelastomer inner layer 1 , a silicone elastomer layer built thereon 2 , a knitted reinforcing knit layer 3 from a meta-aramid yarn A of the type "stretch broken" (type Conex from Teijin) with a fineness of 1100 dtex x3 and an average filament length of 400 to 600 mm and a silicone elastomer outer layer 4 on. The hose may preferably be used as a charge air hose in turbocharger engines, wherein it can be replaced by different fastening devices, for. As a so-called Henn clutch, can be connected to the engine parts.

Mit Schläuchen gemäß Figur wurden Haltbarkeitsversuche in einer Prüfapparatur bei ca. 200 °C Umluft und einer Druckbelastung von 0,1 bis 2,5 bar bei einer axialen Frequenz von 0,5 Hz durchgeführt. Die Anzahl der Lastwechsel bis zum Defekt wurde gemessen. Als Vergleich dienten Schläuche die bis auf die Gestricklage identisch aufgebaut waren. Als Gestrick diente bei den Vergleichsschläuchen ein meta-Aramidgarn B aus Endlosfilamenten Typ Nomex der Firma DuPont der Feinheit 1780 dtex x2. Die Festigkeitsträger hatten demnach eine vergleichbare Gesamtfeinheit.Using hoses according to the figure durability tests were carried out in a test apparatus at about 200 ° C circulating air and a pressure load of 0.1 to 2.5 bar at an axial frequency of 0.5 Hz. The number of load changes to the defect was measured. As a comparison tubes were used up to the Ge knitting layer were identically constructed. The knitted fabric used in the comparative tubes was a meta-aramid yarn B made of continuous filaments of the Nomex type from DuPont with a fineness of 1780 dtex x2. The reinforcements therefore had a comparable overall fineness.

Die Festigkeitsträger zeichneten sich durch folgende Elastizitätsmoduli gemessen nach DIN ?53834 Teile 1 und 2 bei 200 °C aus: Tabelle 1

The reinforcements were characterized by the following moduli of elasticity measured according to DIN 53834 parts 1 and 2 at 200 ° C. Table 1

Wie aus der Tabelle ersichtlich wird, zeichnet sich das Garn A gegenüber Garn B durch einen geringeren Elastizitätsmodul im Anfangsdehnungsbereich aus, so dass die Festigkeitsträger bei den geringen Dehnungen in geringerem Maße in das einbettende Elastomer einschneiden.As As can be seen from the table, the yarn A is opposite to yarn B by a lower modulus of elasticity in the initial strain range out, leaving the strength carrier at the low strains to a lesser extent in the embedding elastomer incise.

Die erfindungsgemäßen Schläuche hielten im Schnitt 254500 Lastwechseln stand, während die Vergleichsschläuche schon nach ca. 210000 Lastwechseln ausfielen. Die erfindungsgemäßen Schläuche wiesen demnach eine um ca. 20 % höhere Lebensdauer auf.The kept hoses according to the invention on average 254500 load changes stood, while the comparison hoses already after about 210000 load changes failed. The hoses according to the invention therefore showed one about 20% higher Life on.

Claims

An elastomeric product comprising at least one reinforcing layer of textile reinforcing materials between elastomer layers, characterized in that the textile reinforcing elements are meta-aramid yarns or "stretch-broken" yarns of filaments having a length of 200 to 1400 mm, the fineness of the yarns or twist is 1000 to 10000 dtex.

Elastomer product according to claim 1, characterized that the fineness of the yarns or twists is 3000 to 8000 dtex.

Elastomer product according to claim 1 or 2, characterized characterized in that it is a hose for high dynamic and thermal Load, in particular a charge air hose is, at least a present between elastomer layers reinforcing layer of the textile reinforcing materials having.

Elastomer product according to claim 3, characterized that the reinforcement layer a reinforcing knit layer is.

Elastomer product according to claim 3 or 4, characterized characterized in that the filaments have an average length of 400 to 600 mm.

Elastomer product according to at least one of claims 3 to 5, characterized in that the elastomer layers on hydrogenated Nitrile rubber, silicone rubber, fluororubber or acrylate rubber based.