DE102005040836A1

DE102005040836A1 - Verbundschlauch mit einem Wellblechrohr

Info

Publication number: DE102005040836A1
Application number: DE102005040836A
Authority: DE
Inventors: Motoshige Komaki Hibino; Ayumu Komaki Ikemoto
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 2004-08-30
Filing date: 2005-08-29
Publication date: 2006-03-09
Anticipated expiration: 2025-08-30
Also published as: DE102005040836B8; US20060042711A1; JP2006064149A; DE102005040836B4

Abstract

Ein Verbundschlauch mit einem Wellblechrohr (10) hat ein Wellblechrohr (20) als eine Sperrschicht gegen Permeation von transportiertem Fluid, einen elastischen Füllstoff (22), der in jeden Talzwischenraum (40) an einer äußeren Umfangseite des Wellblechrohrs (20) zwischen Wellenbergen (36) des Wellblechrohrs (20) eindringt, und eine Verstärkungsschicht (24, 28) an einer äußeren Umfangseite des elastischen Füllstoffs (22). Der anzupassende, elastische Füllstoff (20) hat einen Speicher-Modul in einem Bereich von 5 x 10·8· MPa bis 5 x 10·9· MPa unter Temperaturbedingungen, die von -30 DEG C bis 150 DEG C reichen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verbundschlauch mit einem Wellblechrohr als eine Sperrschicht gegen Permeation von transportiertem Fluid, der vorzugsweise zum Kraftstofftransport in Automobilen, Kältemitteltransport, Zellenbrennstofftransport, z. B. von in einer Brennstoffzelle verwendetem Wasserstoffgas oder für andere Anwendungen nutzbar ist.

Typische Gummischläuche, die z. B. aus einer Mischung aus Acrylnitril-Butadien-Kautschuk und Polyvinylchlorid (NBR/PVC-Mischung) hergestellt sind, die ausgezeichnete Beständigkeit gegen Benzindurchlässigkeit hat, wurden zum Transport von Kraftstoff (solchen Kraftstoff wie Motorbenzin) für Automobile o. ä. im Hinblick auf ihre hohe Schwingungsdämpfungsfähigkeit, leichte Montage o. ä. verwendet. Als Beitrag zum weltweiten Umweltschutz wurden jedoch in letzter Zeit die Bestimmungen gegen die Permeation von Kraftstoff für Automobile o. ä. verschärft und werden künftig voraussichtlich noch strenger.

Daher müssen solche Kraftstofftransportschläuche höhere Permeationsbeständigkeit gegenüber Kraftstoff haben.

Ferner müssen Schläuche zum Transport von Brennstoff, z. B. in Brennstoffzellen verwendetem Wasserstoffgas, oder zum Transport von Kohlendioxidgas als Kältemittel extrem hohe Permeationsbeständigkeit gegenüber solchen transportierten Fluiden wie Wasserstoffgas und Kohlendioxidgas haben.

Im Hinblick auf diese Forderung haben aber ausschließlich aus organischen Materialien, z. B. Kautschuk oder Harz, aufgebaute Schläuche Schwierigkeiten, eine solche notwendige Beständigkeit zu erfüllen.

Unter diesen Umständen geht man davon aus, einen Verbundschlauch zu nutzen, der mit einem Wellblechrohr als eine Sperrschicht gegen Permeation von transportiertem Fluid kombiniert ist.

Mittlerweile ist es in einem Verbundschlauch mit einem Wellblechrohr solcher Art notwendig, das Wellblechrohr mit einer extrem dünnwandigen Dicke (z. B. einer Wanddicke gleich oder kleiner als 0,3 mm) auszubilden, um Flexibilität und Geschmeidigkeit zu gewährleisten. Wenn andererseits das Wellblechrohr mit einer dünnwandigen Dicke ausgebildet ist, wird es schwierig, eine ausreichende Druckbeständigkeit zu gewährleisten, wenn ein Innendruck auf den Verbundschlauch mit einem Wellblechrohr, speziell auf das Wellblechrohr, ausgeübt wird.

Dann ist es wirkungsvoll, eine Verstärkungsschicht durch Anordnung eines Verstärkungsdrahtteils oder Verstärkungsfilamentteils, z. B. das Flechten oder spiralförmige Wickeln des Verstärkungsdrahtteils oder Verstärkungsfilamentteils auf eine äußere Umfangseite des Wellblechrohrs bereitzustellen.

Solche Verstärkungsschicht hält einen Innendruck aus, der auf den Verbundschlauch mit einem Wellblechrohr ausgeübt wird, und kann dadurch eine Druckbeständigkeit des Verbundschlauches mit einem Wellblechrohr bereitstellen.

Der Verbundschlauch mit einem Wellblechrohr, der so die Verstärkungsschicht auf einer Umfangseite des Wellblechrohrs aufweist, ist z. B. im Patentdokument Nr. 1 unten offenbart.

Im Übrigen kann solche Verstärkungsschicht, mit der der Verbundschlauch mit einem Wellblechrohr versehen ist, die Wirkung bereitstellen, dass die Verformung des Wellblechrohrs in radialer Richtung, des Weiteren in einer Längsrich tung auf Grund einer Wirkung eines Innendrucks eingeschränkt wird. Die Verstärkungsschicht kann jedoch keine einschränkende oder verstärkende Wirkung auf einen Seitenabschnitt oder Zwischenseitenabschnitt zwischen einem Wellenberg und einem Wellental des Wellblechrohrs bereitstellen, wobei sich dadurch eine Spannung am Seitenabschnitt konzentriert. So gibt es ein Problem dahingehend, dass das Wellblechrohr an dessen Seitenabschnitt auf Grund einer Wirkung von wiederholten Innendrücken wahrscheinlich reißen oder brechen wird.
[Patentdokument Nr. 1] JP-A-2004-52 811

Unter den oben beschriebenen Umständen ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen neuen Verbundschlauch mit einem Wellblechrohr bereitzustellen, der eine ausgezeichnete Ermüdungsfestigkeit oder Dauerstandfestigkeit hat. Der Verbundschlauch mit einem Wellblechrohr der vorliegenden Erfindung kann z. B. solches Problem lösen, dass sich eine Spannung auf einen Seitenabschnitt oder Zwischenseitenabschnitt zwischen einem Wellenberg und einem Wellental des Wellblechrohrs konzentriert, was die Auslösung eines Ermüdungsbruchs an dessen Seitenabschnitt zur Folge hat.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein neuer Verbundschlauch mit einem Wellblechrohr bereitgestellt, der (a) ein Wellblechrohr als eine Sperrschicht gegen Permeation von transportiertem Fluid, (b) einen elastischen Füllstoff, der in jeden Talzwischenraum an der äußeren Umfangseite des Wellblechrohrs zwischen den Wellenbergen des Wellblechrohrs eindringt oder eingefüllt wird, und (c) eine Verstärkungsschicht umfasst, die durch Flechten oder spiralförmiges Wickeln eines Verstärkungsdrahtteils oder Verstärkungsfilamentteils auf eine äußere Umfangschicht des elastischen Füllstoffs ausgebildet wird. Der elastische Füllstoff oder der anzupassende elastische Füllstoff hat einen Speicher-Modul oder Speicher-Elastizitätsmodul im Bereich von 5×10⁸ MPa bis 5×10⁹ MPa unter Temperaturbedingungen, die von –30°C bis 150°C, nämlich den Temperaturbedingungen des ganzen Bereiches von –30°C bis 150°C reichen.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der elastische Füllstoff oder der anzupassende, elastische Füllstoff einen Speicher-Modul oder Speicher-Elastizitätsmodul im Bereich von 1×10⁹ MPa bis 5×10⁹ MPa unter Temperaturbedingungen, die von –30°C bis 150°C, nämlich den Temperaturbedingungen des ganzen Bereiches von –30°C bis 150°C reichen, haben.

Der elastische Füllstoff kann aus einem Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPM), Ethylen-Propylen-Dienkautschuk (EPDM) Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR) oder Silikonkautschuk sein.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Wanddicke des elastischen Füllstoffs mit 0,3 mm oder weniger an Position der Spitzen der Wellenberge des Wellblechrohrs vorgesehen.

Wie oben angegeben, dringt in einem Verbundschlauch mit einem Wellblechrohr gemäß der vorliegenden Erfindung der elastische Füllstoff in jeden Talzwischenraum an einer äußeren Umfangseite des Wellblechrohrs zwischen dessen Wellentälern ein. Der anzupassende, elastische Füllstoff hat einen Speicher-Modul im Bereich von 5×10⁸ MPa bis 5×10⁹ MPa unter Temperaturbedingungen, die von –30°C bis 150°C reichen.

Hier ist der Begriff "Speicher-Modul" oder "Speicher-Elastizitätsmodul" ein Maß oder eine Größe der Energie, die durch einen Belastungszyklus, und zwar die Stärke einer Kraft oder einer Kraft des elastischen Füllstoffs, der versucht, in seine ursprüngliche Form zurückzukehren, nachdem die Verformungskraft (Belastung) entfernt wurde, gespeichert und wiedergewonnen wird.

Der Seitenabschnitt des Wellblechrohrs neigt dazu, in einer expandierenden Weise zum Talzwischenraum oder in den Talzwischenraum unter einer Wirkung eines Innendrucks, speziell dem Innendruck, der auf den Seitenabschnitt ausgeübt wird, verformt zu werden. Der elastische Füllstoff, der in den Talzwischenraum an der äußeren Umfangseite des Wellblechrohrs zwischen dessen Wellentälern eindringt, dient dazu, den Seitenabschnitt an einer Seite des Talzwischenraums zurückzudrücken, um zu verhindern, dass der Seitenabschnitt in einer expandierenden Weise zum Talzwischenraum hin verformt wird, was zu einer Spannungskonzentration am Seitenabschnitt führt.

Die Erfinder haben sich während der Studie über einen Ermüdungsbruch des Wellblechrohrs, der durch Spannungskonzentration am Seitenabschnitt verursacht wird, auf die Eigenschaften des in den Talzwischenraum eindringenden, elastischen Füllstoffs konzentriert. Dann haben die Erfinder festgestellt, dass Ermüdungsfestigkeit, nämlich Lebensdauer oder Standfestigkeit des Wellblechrohrs gegen Reißen am Seitenabschnitt durch Ändern des Speicher-Moduls des elastischen Füllstoffs variiert.

Speziell haben die Erfinder festgestellt, dass, wenn der in den Talzwischenraum eindringende, elastische Füllstoff einen hohen Speicher-Modul hat, oder ein elastisches Material mit hohem Speicher-Modul für den in den Talzwischenraum eindringenden, elastischen Füllstoff angepasst ist, die Standfestigkeit des Wellblechrohrs gegen Reißen am Seitenabschnitt wirksam erhöht werden kann.

Wenn jedoch der Speicher-Modul des elastischen Füllstoffs verstärkt ist, ist die Standfestigkeit gegen eine Wirkung von wiederholten Innendrücken verbessert, wobei aber andererseits die für einen Schlauch erforderliche Flexibilität vermindert ist.

Der Verbundschlauch mit einem Wellblechrohr, der zum Transportieren eines Fluids angepasst ist, erfordert günsti ge oder gute Flexibilität und Biegeeigenschaft sowie Standfestigkeit. So haben die Erfinder den Speicher-Modul des elastischen Füllstoffs untersucht, der beide diese Eigenschaften erfüllt, und ist zu dem Schluss gekommen, dass der anzupassende, elastische Füllstoff vorzugsweise einen Speicher-Modul im Bereich von 5×10⁸ MPa bis 5×10⁹ MPa unter Temperaturbedingungen, die von –30°C bis 150°C reichen, hat oder haben muss. Beide für den Verbundschlauch mit einem Wellblechrohr erforderlichen Eigenschaften von Flexibilität und Standfestigkeit können nämlich durch Anpassen des elastischen Füllstoffs mit dem Speicher-Modul in diesem Bereich erfüllt werden.

Die vorliegende Erfindung ist auf der Basis dieser Untersuchungen vorgenommen worden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann wirksam verhindert werden, dass sich eine Spannung am Seitenabschnitt zwischen dem Wellenberg und dem Wellental konzentriert und dadurch ein Reißen am Seitenabschnitt verursacht wird. Demzufolge wird es möglich, einen Verbundschlauch mit einem Wellblechrohr mit günstiger oder guter Standfestigkeit bereitzustellen. Außerdem wird es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, Flexibilität zu gewährleisten, die für den Verbundschlauch mit einem Wellblechrohr praktisch erforderlich ist.

Weiter bevorzugt hat der anzupassende, elastische Füllstoff einen Speicher-Modul von 1×10⁹ MPa oder darüber unter den Temperaturbedingungen, die von –30°C bis 150°C reichen.

Um den elastischen Füllstoff mit dem Speicher-Modul wie oben bereitzustellen, ist es bevorzugt, EPM, EPDM, SBR oder Silikonkautschuk für den elastischen Füllstoff zu verwenden.

Wenn eine Wanddicke des elastischen Füllstoffs mit 0,3 mm oder weniger an Position der Spitzen der Wellenberge des Wellblechrohrs vorgesehen ist, wirkt die einschränkende und verstärkende Wirkung durch die Verstärkungsschicht unverzüg lich auf das Wellblechrohr, wenn ein Innendruck darauf ausgeübt wird, wobei dadurch die Standfestigkeit des Verbundschlauchs mit einem Wellblechrohr weiter verbessert werden kann.

Jetzt werden die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ausführlich mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
1(A) ist eine Schnittansicht eines Verbundschlauchs mit einem Wellblechrohr gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
1(B) ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Endabschnitts des Verbundschlauchs mit einem Wellblechrohr von 1(A).
2(A) ist eine vergrößerte Schnittansicht, die einen Schlauchkörper des Verbundschlauchs mit einem Wellblechrohr von 1(A) zeigt.
2(B) ist eine vergrößerte Schnittansicht, die einen gewellten Abschnitt des Wellblechrohrs von 2(A) zeigt.
3(A) ist eine Ansicht, die einen gewellten Abschnitt zeigt, an dem kein elastischer Füllstoff eingefüllt ist.
3(B) ist eine erläuternde Ansicht, die einen Verformungsmodus des gewellten Abschnitts von 3(A) unter Innendruck zeigt.
4 ist ein Diagramm, das die Änderung des Speicher-Moduls von IIR bei unterschiedlichen Temperaturen zeigt.
5 ist ein Diagramm, das die Änderung des Speicher-Moduls von verschiedenen elastischen Materialien bei unterschiedlichen Temperaturen zeigt.
6 ist ein Diagramm, das die Änderung des Speicher-Moduls von anderen verschiedenen elastischen Materialien bei unterschiedlichen Temperaturen zeigt.
7(A) ist eine erläuternde Ansicht, die ein Verfahren zum Bewerten von Geschmeidigkeit eines Schlauches zeigt.
7(B) ist eine erläuternde Ansicht, die ein Verfahren zum Bewerten von Standfestigkeit eines Schlauches gegen wiederholte Drücke zeigt.
In 1(A) bezeichnet Bezugszahl 10 einen Verbundschlauch mit einem Wellblechrohr (nachfolgend einfach als ein Schlauch bezeichnet), Bezugszahl 12 bezeichnet einen Schlauchkörper und Bezugszahl 14 bezeichnet einen Verbindungsanschluss, der an einem Endabschnitt des Schlauchkörpers 12 befestigt ist.
Ein Verbindungsanschluss 14 hat einen rohrartigen Einsatzanschluss 16 und einen hülsenartigen Muffenanschluss 18. Der Verbindungsanschluss 14, nämlich der Muffenanschluss 18 und der Einsatzanschluss 16, ist am Endabschnitt des Schlauchkörpers 12 sicher befestigt, indem der Muffenanschluss 18 auf den Endabschnitt des Schlauchkörpers 12 in einer Diametralkontraktionsrichtung sicher verpresst ist.
Der Schlauch 10 hat ein Wellblechrohr 20 als eine innerste Schicht. Eine äußere Umfangschicht des Wellblechrohrs 20 ist in der Reihenfolge mit einem elastischen Füllstoff (vorzugsweise einem Kautschuk-Füllstoff oder Gummi-Füllstoff) 22, einer Verstärkungsschicht 24, einer mittleren Gummischicht 26, einer weiteren Verstärkungsschicht 28 und einer Außenflächen-Gummischicht (Deck-Gummischicht) 30 als äußerste Schicht abgedeckt oder laminiert.
Gemäß 1(B) hat das Wellblechrohr 20 einen gewellten Abschnitt 32 und einen mit gerader Wand versehenen Abschnitt oder geradwandigen Abschnitt 34 mit Geradrohrform an einem Endabschnitt davon. Der o. g. Einsatzanschluss 16 wird in den geradwandigen Abschnitt 34 eingesetzt und angepasst.
Das Wellblechrohr 20 als innerste Schicht dient als eine Sperrschicht gegen Permeation von transportiertem Fluid, wobei ihm durch den gewellten Abschnitt 32 Flexibilität verliehen wird.
Andererseits werden die Verstärkungsschichten 24, 28 bereitgestellt, um eine Druckbeständigkeit zu gewährleisten. Hier werden die Verstärkungsschichten 24, 28 durch Flechten oder spiralförmiges Wickeln eines Verstärkungsdrahtteils wie einem Verstärkungsgarn ausgebildet.
In diesem Fall dienen die Verstärkungsschichten 24, 28 dazu, den Schlauch 10 vom Expandieren in einer radialen Richtung und davor, in einer Längsrichtung verformt zu werden, zurückzuhalten, wenn ein Innendruck durch das transportierte Fluid, das im Schlauch 10 fließt, ausgeübt wird.
Die mittlere Gummischicht 26 zwischen diesen Verstärkungsschichten 24, 28 dient dazu, die Verstärkungsschichten 24, 28 davon zurückzuhalten, mit Bezug aufeinander verschoben und abgenutzt zu werden, und diese Schichten 24, 28 zu vereinheitlichen.
Die Außenflächen-Gummischicht 30 als äußerste Schicht dient dazu, die Verstärkungsschicht 28 zu schützen.
Der elastische Füllstoff (aus nicht verschäumtem Material hergestellt) 22 dringt in Zwischenräume oder Talzwischenräume 40 zwischen benachbarten Wellenbergen 36, 36 des gewellten Abschnitts 32 an einer äußeren Umfangseite davon gemäß 2(A) ein, um jeden Seitenabschnitt oder Zwischenseitenabschnitt 42 zwischen dem Wellenberg 36 und einem Wellental 38 davon zurückzuhalten, zum Talzwischenraum 40 in einer expandierenden Weise verformt zu werden, wenn ein Innendruck auf den gewellten Abschnitt 32 ausgeübt wird.
In 2(B) kennzeichnet OD einen Außendurchmesser des Wellblechrohrs 20 (des gewellten Abschnitts 32 oder des Wellenbergs 36), ID kennzeichnet dessen Innendurchmesser (des gewellten Abschnitts 32 oder des Wellentals 38), wobei Pi einen Wellen-Mittenabstand bzw. t eine Wanddicke des Wellblechrohrs 20 anzeigt.
In diesem Ausführungsbeispiel wird der elastische Füllstoff 22 vollständig in die Talzwischenräume 40 wenigstens bis zu den Spitzen der Wellenberge 36 gefüllt. Eine Radialdicke oder eine Wanddicke S des elastischen Füllstoffs 22, die zwischen den Spitzen der Wellenberge 36 des gewellten Abschnitts 32 und der Verstärkungsschichten 24 gemessen wird, ist jedoch mit 0,3 mm oder weniger vorgesehen.
In diesem Ausführungsbeispiel hat das Wellblechrohr 20 vorzugsweise eine Wanddicke t von 0,5 mm oder weniger, speziell 0,3 mm oder weniger im Hinblick auf erforderliche Elastizität oder Flexibilität.
Andererseits hat im Hinblick auf die Formbarkeit oder Verarbeitbarkeit eines Blechrohrs das Wellblechrohr 20 vorzugsweise die Wanddicke t von 0,1 mm oder größer.
Was ferner das Material des Wellblechrohrs 20 betrifft, können Eisen, Eisenstahl, rostfreier Stahl oder anderer Legierungsstahl, Aluminium oder Aluminiumlegierung, Kupfer oder Kupferlegierung, Nickel oder Nickellegierung, Titan oder Titanlegierung, Zinn oder Zinnlegierung ö. ä. verwendet werden. Das Material des Wellblechrohrs 20 kann passend aus diesen Materialien im Hinblick auf Beständigkeit gegenüber befördertem Fluid, Standfestigkeit gegen Schwingung/Druck, Formbarkeit des Blechrohrs ö. ä. ausgewählt sein. Speziell wird vorzugsweise rostfreier Stahl verwendet.
Was das Material oder Rohmaterial für Verstärkungsdrahtteile oder Verstärkungsfilamentteile der Verstärkungsschichten 24, 28 betrifft, sind verschiedene Materialien nutzbar. Was zum Beispiel die Verstärkungsdrahtteile oder Verstärkungsfilamentteile der Verstärkungsschichten 24, 28 betrifft, sind aus organischer Faser gebildete Verstärkungsfä den nutzbar. Entsprechend dem Bedarf kann ein Metalldraht verwendet werden.
Ferner kann für den elastischen Füllstoff oder die elastische Füllstoffschicht 22 auch ein beliebiges elastisches Material verschieden von Gummi, zum Beispiel thermoplastisches Elastomer, verwendet werden.
Wie oben angegeben wurde, dient der Gummifüllstoff oder der elastische Füllstoff 22 dazu, den Seitenabschnitt 42 zwischen dem Wellenberg 36 und dem Wellental 38 im Wellblechrohr 20 davon zurückzuhalten, in einer expandierenden Weise zum Talzwischenraum 40 verformt zu werden, wenn ein Innendruck auf den gewellten Abschnitt 32 ausgeübt wird.
Wenn nämlich gemäß 3(A) der Talzwischenraum 40 nicht mit der elastischen Füllstoffschicht 22 gefüllt ist und hohl bleibt, wird der Seitenabschnitt 42 leicht in einer expandierenden Weise zum hohlen Abschnitt, nämlich den Talzwischenraum 40, verformt, wenn ein Innendruck auf das Wellblechrohr 20 gemäß 3(B) ausgeübt wird. Als Ergebnis ist die Standfestigkeit des Wellblechrohrs 20 weitgehend vermindert.
Die Verformung des Wellblechrohrs 20 kann im Gegenteil unterdrückt werden, wenn ein Innendruck darauf ausgeübt wird, indem der Talzwischenraum 40 mit dem elastischen Füllstoff 22 gefüllt wird, wobei dadurch die Standfestigkeit des Wellblechrohrs 20 wirksam erhöht werden kann.
Der elastische Füllstoff 22 hat eine Wirkung wie oben. Wenn jedoch der elastische Füllstoff 22 einen niedrigen Speicher-Modul, und zwar hat der elastische Füllstoff 22 eine geringe Kraft, um seine ursprüngliche Form wiederherzustellen, oder eine niedrige Elastizität oder elastische Kraft in einer Wiederherstellungsrichtung nach der Verformung hat, ist eine Kraft zum Zurückdrücken des Seitenabschnitts 42 des Wellblechrohrs 20, der dazu neigt durch eine Wirkung des Innendrucks verformt zu sein, verringert. Im Ergebnis davon kann fallabhängig der elastische Füllstoff keine ausreichende Wirkung erzielen.
So ist es im Hinblick auf Verbesserung der Standfestigkeit gegen eine Wirkung von wiederholten Innendrücken bevorzugt, den elastischen Füllstoff 22 zu verwenden, der ein Speicher-Modul hat, der so hoch wie möglich ist.
Andererseits, je höher der Speicher-Modul, den der elastische Füllstoff 22 hat, um so niedriger die Flexibilität, die der Schlauch 10 hat.
Um den Freiheitsgrad der Rohrleitungsausführung zu erhöhen oder eine Schwingungsisolation oder ein Abstellen der Schwingung in einem Automobil o. ä. bereitzustellen, hat Schlauch 10 vorzugsweise Geschmeidigkeit und Flexibilität, die so hoch wie möglich sind.
Von diesem Standpunkt her hat der elastische Füllstoff 22 einen Speicher-Modul oder Speicher-Elastizitätsmodul im Bereich von 5×10⁸ bis 5×10⁹ MPa unter Temperaturbedingungen, die von –30°C bis 150°C, und zwar unter Temperaturbedingungen des gesamten Bereiches von –30°C bis 150°C reichen.
Der Speicher-Modul des elastischen Füllstoffs 22 in diesem Bereich kann den Schlauch 10 mit sowohl günstiger Standfestigkeit als auch günstiger Flexibilität bereitstellen.
[Prüfmuster]
1. Herstellung eines Prüfmusters (Prüfstücks) mit Bezug auf den Schlauch
Das Prüfmuster wird in einer folgenden Weise hergestellt.
Ein Wellblechrohr 20 wird aus einem SUS304-Material gebildet.
Hier hat das Wellblechrohr 20 eine folgende Form, und zwar einen Außendurchmesser (OD) von 9,7 mm, einen Innendurchmesser (ID) von 4,5 mm, eine Wanddicke (t) von 0,23 mm, einen Wellen-Mittenabstand (Pi) von 2,0 mm. In dem Wellblechrohr 20 hat der gewellte Abschnitt 32 eine Gesamtlänge von 400 mm, wobei geradwandige, rohrförmige Abschnitte 34 an dessen beiden Enden bereitgestellt werden. Jeder der geradwandigen, rohrförmigen Abschnitte 34 hat eine Länge von 30,0 mm und den gleichen Außendurchmesser wie der gewellte Abschnitt 32.
Dann wird eine Schicht aus nicht vulkanisiertem Isobuten-Isopren-Kautschuk (Butylkautschuk, IIR) als ein elastischer Füllstoff auf einer Außenseite des Wellblechrohrs 20 ausgebildet oder geformt. Und ferner werden eine und die andere Verstärkungsschicht 24, 28 durch Flechten von Aramidfäden auf eine Außenseite davon ausgebildet, wobei eine mittlere Gummischicht 26 zwischen der einen und der anderen Verstärkungsschicht 24, 28 angeordnet ist.
Dann wird die Außenflächen-Gummischicht 30 auf einer äußeren Umfangseite der zweiten Verstärkungsschicht 28 laminiert oder überzogen, um einen nicht vulkanisierten Schlauchkörper zu erhalten. Ferner wird der nicht vulkanisierte Schlauchkörper unter der Bedingung von 150°C 45 Minuten lang erwärmt, um ein Gummi des Schlauchkörpers zu vulkanisieren.
Danach wird ein Verbindungsanschluss 14, nämlich ein Einsatzanschluss 16 und ein Muffenanschluss 18, an jedem gegenüberliegenden Endabschnitt des Schlauchkörpers befestigt, wobei man dadurch das Prüfmuster hinsichtlich des Schlauchs 10 erhält.
Der elastische Füllstoff wird eingefüllt, so dass er eine Radialdicke S von etwa 0,2 mm zwischen Spitzen der Wellenberge 36 des Wellblechrohrs 20 und der einen Verstärkungsschicht 24 hat.
2. Bewertung der Geschmeidigkeit (Bewertung der Flexibilität)
Gemäß 7(A) ist das Prüfmuster hinsichtlich des Schlauchs 10 sicher an einem Ende befestigt, durch Ausüben einer Kraft auf das andere Ende gebogen, bis sein Biegeradius R 60 mm erreicht, wobei zu diesem Zeitpunkt ein Festigkeitswert (Drehmoment) gemessen wird. Wenn ein Festigkeitswert bis zu 3 (Nm) beträgt, wird die Geschmeidigkeit gut oder günstig beurteilt, wobei in einer entsprechenden Spalte von Tabelle 1 ein Kreis eingetragen wird. Wenn ein Festigkeitswert 3 (Nm) übersteigt, wird die Geschmeidigkeit als minderwertig beurteilt, wobei ein Kreuz in einer entsprechenden Spalte von Tabelle 1 eingetragen wird.
Da Härte des Gummis ansteigt und Geschmeidigkeit verschlechtert wird, wenn die Temperatur sinkt, wird eine Bewertung mit Bezug auf das Prüfmuster in einer Temperaturumgebung von –30°C bis 16°C vorgenommen. Tabelle 1
3. Bewertung der Standfestigkeit
Gemäß 7(B) wird das Prüfmuster hinsichtlich des Schlauchs 10 gerade gehalten, durch einen Stopfen an einem Ende davon verschlossen, mit einer Hydraulikanlage am anderen Ende davon verbunden, wobei Standfestigkeit durch wiederholtes Zuführen von Silikonöl da hinein bewertet wird.
Hier wird das Silikonöl bei einem Wiederholungsdruck von 20 MPa und einem Druckzyklus (Impulsbreite) von 50 cpm zugeführt.
Dieser Impulstest (wiederholter Druckhaltungs-Test) wird in verschiedenen Temperaturumgebungen durchgeführt.
Die Ergebnisse der Bewertung der Geschmeidigkeit und der Bewertung der Standfestigkeit unter Impuls (wiederholten Drücken) werden in Tabelle 1 gezeigt. Mit Bezug auf die Standfestigkeit (Impulstest) kennzeichnet Doppelkreis hervorragend, ein Kreis kennzeichnet gut und ein Kreuz kennzeichnet minderwertig.
Ferner wird außerdem Speicher-Modul von IIR bei verschiedenen Temperaturen in 4 gezeigt.
Beim Bewertungstest der Standfestigkeit beim Impulstest (wiederholter Druckhaltungs-Test) ist, wenn Speicher-Modul des elastischen Füllstoffs 5×10⁸ MPa oder darüber beträgt, die Anzahl der Dauerzyklen 10.000 oder mehr, wobei nämlich ein Zielwert von 10.000 Zyklen erreicht werden kann. Wenn speziell ein Speicher-Modul davon 1×10⁹ MPa oder darüber beträgt, kann die Anzahl von Dauerzyklen über 100.000 erreicht werden.
Was andererseits die Geschmeidigkeit betrifft, wird, wenn dessen Speichermodul bis zu 5×10⁹ beträgt, ein Zielwert der Geschmeidigkeit erfüllt.
Wenn als Schlussfolgerung der Speicher-Modul des elastischen Füllstoffs in einem Bereich von 5×10⁸ MPa bis 5×10⁹ MPa liegt, können beide Eigenschaften, nämlich Standfestigkeit unter Impuls (wiederholten Drücken) und Geschmeidigkeit erfüllt werden (in der Spalte "Urteil" von Tabelle 1 wird, wenn beide Eigenschaften erfüllt sind, ein Kreis eingetragen und wenn wenigstens eine der beiden Eigenschaften nicht erfüllt ist, ein Kreuz eingetragen).
4. Speicher-Modul von verschiedenen Materialien
Als Nächstes werden, um die Eignung von Material für den elastischen Füllstoff 22 zu untersuchen, Speicher-Modul-Werte unter Temperaturbedingungen festgestellt, die von –30°C bis 150°C hinsichtlich der verschiedenen Materialien in 5 und 6 reichen, wobei die Ergebnisse in 5 und 6 gezeigt werden. Ein Material „ST811" in 6 ist ein modifiziertes Polyamid, das eine Mischung aus Polyamid-6 und ein mit Maleinsäureanhydrid modifiziertes Polyolefin aufweist, das von Dupont unter dem Markennamen Zytel (Marke) ST-Serie verkauft wird.
In 5 und 6 sind Materialien, die dem Ziel-Speicher-Modul von 5×10⁸ MPa bis 5×10⁹ MPa unter den Temperaturbedingungen im ganzen Bereich von –30°C bis 150°C entsprechen, EPM, EPDM, SBR und Silikonkautschuk. So kann verständlich sein, dass EPM, EPDM, SBR und Silikonkautschuk als Materialien für den elastischen Füllstoff 22 geeignet sind.

Claims

Verbundschlauch mit einem Wellblechrohr mit: (a) einem Wellblechrohr (20) als eine Sperrschicht gegen Permeation von transportiertem Fluid, (b) einem elastischen Füllstoff (22), der in jeden Talzwischenraum (40) an einer äußeren Umfangseite des Wellblechrohrs (20) zwischen Wellenbergen (36) des Wellblechrohrs (20) eindringt, und (c) einer Verstärkungsschicht (24, 28), die durch Flechten oder spiralförmiges Wickeln eines Verstärkungsdrahtteils auf eine äußere Umfangseite des elastischen Füllstoffs (22) ausgebildet ist, und wobei der anzupassende, elastische Füllstoff (22) einen Speicher-Modul in einem Bereich von 5×10⁸ MPa bis 5×10⁹ MPa unter Temperaturbedingungen in einem Bereich von –30°C bis 150°C hat.
Verbundschlauch nach Anspruch 1, wobei der anzupassende, elastische Füllstoff (22) einen Speicher-Modul von 1×10⁹ MPa oder darüber unter Temperaturbedingungen in einem Bereich von –30°C bis 150°C hat.
Verbundschlauch nach Anspruch 1 oder 2, wobei der elastische Füllstoff (22) aus EPM, EPDM, SBR oder Silikonkautschuk hergestellt ist.
Verbundschlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Wanddicke des elastischen Füllstoffs (22) mit 0,3 mm oder weniger an Position von Spitzen der Wellenberge (36) des Wellblechrohrs (20) vorgesehen ist.