DE102007045763B4 - Kältemitteltransportschlauch und Herstellungsverfahren dafür - Google Patents

Kältemitteltransportschlauch und Herstellungsverfahren dafür Download PDF

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Abstract

Kältemitteltransportschlauch, mit
einer rohrförmigen gasundurchlässigen Materialschicht (3), und
einer rohrförmigen Basisschicht (2) aus einem PA(Polyamid)-Harz oder zumindest einem von Gummimaterialien wie EPDM, EPM, HNBR und NBR, wobei die gasundurchlässige Materialschicht (3) auf einer Außenseite der rohrförmigen Basisschicht (2) gebildet ist, und
wobei die gasundurchlässige Materialschicht (3) aus einem Basismaterial gebildet aus PVOH (Polyvinylalkohol) in welches Teilchen eines Nanofüllstoffes mit Plattenformen, gemischt sind, um so die Grenzschichteigenschaften gegenüber Kältemittelgas der gasundurchlässigen Materialschicht (3) zu verbessern, hergestellt ist.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kältemitteltransportschlauch, der zum Beispiel in Klimaanlagen verwendet wird. Der Kältemitteltransportschlauch kann in geeigneter Weise zum Transportieren eines Kältemittels, z. B. eines Kohlendioxid-Kältemittels in einem Kältemittelkreis verwendet werden.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • Ein herkömmlicher Schlauch zum Transportieren von Kohlendioxid-Kältemittel ist in der JP-A-11-325330 beschrieben. Dieser Schlauch enthält eine Innenröhre, die eine gasundurchlässige Materialschicht enthält, und diese gasundurchlässige Materialschicht ist aus einem organischen Material wie beispielsweise einer verseiften Substanz eines Ethylen-Vinylacetat-Copolymers, eines Copolymers von Meta-Xyloldiamin und Adipinsäure, Polyvinylidenchlorid, Polyacrylonitril, Polyethylen-2,6-Naphthalate und dergleichen gemacht.
  • Wenn die gasundurchlässige Materialschicht wie oben erwähnt aus einem organischen Material gemacht ist, kann der Kältemitteltransportschlauch mit Flexibilität versehen werden. Ferner kann in diesem Fall, selbst wenn auf den Kältemitteltransportschlauch eine Vibration ausgeübt wird, der Kältemitteltransportschlauch diese Vibration absorbieren.
  • Bei dem in der JP-A-11-325330 beschriebenen Kältemitteltransportschlauch wird der Austritt von Kältemittelgas wie beispielsweise Kohlendioxid ziemlich unterdrückt. Jedoch wird unter dem Gesichtspunkt der Praktikabilität des einen Kühlapparat bildenden Kältemitteltransportschlauchs eine weitere Reduzierung des Austritts von Kältemittelgas benötigt.
  • JP 2001241572 AA beschreibt eine Gummischlauch, der flexibel ist und unter anderem eine Barriereschicht aufweist, um einen Durchtritt von flüssigem Kühlmittel zu vermeiden.
  • JP 07068659 AA beschreibt ein Rohr zur Verwendung in Fahrzeugen, welches möglichst druckresistent sein soll.
  • DE 103 53 890 A1 beschreibt allgemein die Verwendung von Nanokompositen zur Verwendung von Beschichtungsmaterial mit geringer Brennbarkeit.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • In Anbetracht der obigen Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kältemitteltransportschlauch und ein Herstellungsverfahren dafür vorzusehen, bei einen Kältemitteltransportschlauch und ein Herstellungsverfahren dafür vorzusehen, bei denen die Austrittsmenge von Kältemittelgas effektiv reduziert werden kann, selbst wenn seine gasundurchlässige Materialschicht aus einem organischen Material gemacht ist.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein Kältemitteltransportschlauch eine rohrförmige gasundurchlässige Materialschicht und die gasundurchlässige Materialschicht ist aus einem Basismaterial bestehend aus PVOH (Polyvinylalkohol) und Teilchen eines Nanofüllstoffes mit Plattenformen gemacht. Die Teilchen des Nanofüllstoffes sind in das Basismaterial gemischt, um so die Sperrschichteigenschaften gegen Kältemittelgas der gasundurchlässigen Materialschicht zu verbessern. Weil PVOH (Polyvinylalkohol) als Basismaterial der gasundurchlässigen Materialschicht benutzt wird und ein Nanofüllstoff in das Basismaterial gemischt wird, kann die Austrittsmenge des Kältemittelgases effektiv reduziert werden. Zum Beispiel enthält der Nanofüllstoff Montmorillonit.
  • Die Teilchen des Nanofüllstoffes können eine Dicke in einem Bereich von 0,5 bis 50 nm und Längenverhältnis einer Teilchengröße zur Dicke in einem Bereich von 50 bis 500 haben. In diesem Fall kann ein Anteil des in der gasundurchlässigen Materialschicht enthaltenen Nanofüllstoffes gegenüber dem Basismaterial höher als 0 Gew.-% und niedriger als 20 Gew.-% sein. Insbesondere kann das Verhältnis des in der gasundurchlässigen Materialschicht enthaltenen Nanofüllstoffes gegenüber dem Basismaterial auf nicht größer als 16 Gew.-% oder 12 Gew.-% eingestellt werden oder kann nicht kleiner als 2 Gew.-% oder 4 Gew.-% eingestellt werden.
  • Der Kältemitteltransportschlauch kann eine rohrförmige Basisschicht aus einem PA(Polyamid)-Harz aufweisen. In diesem Fall wird die gasundurchlässige Materialschicht auf einer Außenseite oder einen Innenseite der rohrförmigen Basislage gebildet. Ferner kann eine rohrförmige Gummischicht die gasundurchlässige Materialschicht auf ihrer Außenseite oder ihrer Innenseite bedecken.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung erhält ein Verfahren zum Herstellen eines Kältemitteltransportschlauches mit einer rohrförmigen gasundurchlässigen Materialschicht einen Schritt des Aufbringens eines PVOH(Polyvinylalkohol)- Materials auf eine Außenseite oder eine Innenseite einer rohrförmigen Basisschicht und einen Schritt des Trocknens des aufgebrachten PVOH(Polyvinylalkohol)-Materials, um die gasundurchlässige Materialschicht auf der Innenseite oder der Außenseite der Basisschicht zu bilden. Demgemäß ist es möglich, Teilchen eines Nanofüllstoffes mit Plattenformen vor dem Aufbringen in den PVOH (Polyvinylalkohol) zu mischen, um so das PVOH-Material zu bilden.
  • Zum Beispiel kann das Verfahren zum Herstellen eines Kältemitteltransportschlauches ferner einen Schritt des Bildens der Basisschicht aus PA(Polyamid)-Harz vor dem Aufbringen und einen Schritt des Bedeckens einer Außenseite der gasundurchlässigen Materialschicht mit einer rohrförmigen Gummischicht enthalten.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen besser verständlich. Darin zeigen:
  • 1A und 1B eine teilreduzierte Perspektivansicht und eine Querschnittsansicht eines Kältemitteltransportschlauches gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 2 eine Perspektivansicht eines Nanofüllstoffteilchens, das in einer gasundurchlässigen Schicht hinzugefügt ist;
  • 3 eine teilreduzierte Perspektivansicht eines Kältemitteltransportschlauches gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 4 eine teilreduzierte Perspektivansicht eines Kältemitteltransportschlauches gemäß einem noch weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 5 eine teilreduzierte Perspektivansicht eines Kältemitteltransportschlauches gemäß einem noch weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 6 eine teilreduzierte Perspektivansicht eines Kältemitteltransportschlauches gemäß einem noch weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 7 eine teilreduzierte Perspektivansicht eines Kältemitteltransportschlauches gemäß einem noch weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 8 eine teilreduzierte Perspektivansicht eines Kältemitteltransportschlauches gemäß einem noch weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 9 eine teilreduzierte Perspektivansicht eines Kältemitteltransportschlauches gemäß einem noch weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
  • 10 ein Diagramm einer Beziehung zwischen einem zugegebenen Anteil von Montmorillonit, einem CO2-Permeabilitätskoeffizienten und einer Formverzerrungsfolgeeigenschaft.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun Bezug nehmend auf 1A und 1B beschrieben. 1A ist eine teilreduzierte Perspektivansicht eines Kältemitteltransportschlauches gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und 1B ist eine Querschnittsansicht in einer Axialrichtung des Kältemitteltransportschlauches. Der Kältemitteltransportschlauch in diesem Ausführungsbeispiel kann typischerweise für ein Rohrleitungssystem zum Verbinden von Vorrichtungen in einer Fahrzeug-Klimaanlage mit einem Kühlkreis, der Kohlendioxid als Kältemittel benutzt, verwendet werden.
  • Wie in 1A und 1B dargestellt, ist der Kältemitteltransportschlauch 1 in diesem Ausführungsbeispiel insgesamt in der Form eines hohlen Zylinders ausgebildet. Der Kältemitteltransportschlauch 1 hat eine Schichtkonstruktion und es sind fünf Schichten in der folgenden Reihenfolge von innen nach außen vorgesehen: eine Basisschicht 2, eine gasundurchlässige Schicht 3 als eine gasundurchlässige Materialschicht, eine Zwischengummischicht 4, eine Verstärkungsgarnschicht 5 und eine Außenseitengummischicht 6. Diese Schichten 2 bis 6 haben jeweils rohrförmige Formen.
  • Die Basisschicht 2 ist eine Schicht, die als eine Basis zum Konstruieren (Tragen) der gasundurchlässigen Schicht 3 funktioniert. Wenn der Kältemitteltransportschlauch 1 hergestellt wird, funktioniert die Basisschicht 2 als Basis zum Bilden einer rohrförmigen Schicht mit einem gasundurchlässigen Schichtmaterial.
  • Die Basisschicht 2 wird mit der damit verbundenen gasundurchlässigen Schicht 3 versehen. Deshalb ist die Basisschicht 2 aus einem Material gemacht, das eine Affinität zur Verbindung mit der gasundurchlässigen Schicht besitzt, eine ausgezeichnete Extrusionsverarbeitbarkeit hat und eine hohe Quellfestigkeit besitzt, sodass sie kontinuierlich hergestellt werden kann. Die Basisschicht 2 ist aus einem Material wie beispielsweise Gummi gemacht, durch welches das Kältemittelgas einfach durchdringt. Dies dient dazu, dass, wenn das durch den Kältemitteltransportschlauch 1 strömende Kältemittelgas die Basisschicht durchdringt, das in der Basisschicht verbleibende Kältemittel entkommen kann. Alternativ ist die Basisschicht 2 aus einem Material wie beispielsweise Elastomer gemacht, das einem Durchdringen des Kältemittelgases widersteht, sodass das Kältemittelgas an einem Durchdringen der Basisschicht 2 gehindert wird.
  • Die folgenden Elastomere, die als Beispiele genannt werden, können eingesetzt werden, um die Basisschicht aufzubauen: PA(Polyamid)-Harze wie beispielsweise PA6 und PA66, und Gummimaterialien wie beispielsweise EPDM, EPM, HNBR und NBR. Die PA-Harze haben eine höhere Affinität zur Verbindung mit der gasundurchlässigen Schicht 3 als die anderen organischen Materialien. Wenn die Basisschicht 2 aus PA-Harz gemacht ist, können die Basisschicht 2 und die gasundurchlässige Schicht 3 fest miteinander verbunden werden.
  • Die Dicke der Basisschicht 2 beträgt zum Beispiel etwa 100 μm, wenn PA-Harz eingesetzt wird, und beträgt zum Beispiel 0,5 mm bis 10 mm, wenn Gummimaterial eingesetzt wird.
  • Die gasundurchlässige Schicht 3 ist eine rohrförmige Schicht zum Verhindern des Austritts von durch den Kältemitteltransportschlauch 1 strömenden Kohlendioxids in die Außenluft. In diesem Ausführungsbeispiel ist die gasundurchlässige Schicht 3 aus einem Material gemacht, das man durch Mischen eines Nanofüllstoffes in PVOH (Polyvinylalkohol) als Basismaterial erhält.
  • Der PVOH (Polyvinylalkohol) ist eine Art wasserlösliches Polymer und kann in eine Wasserlösung oder ein Gel mit einer vorbestimmten Viskosität umgewandelt werden, wenn es in Wasser gelöst wird. Das hier beschriebene Gel enthält nicht nur ein Feststoffgel, das Fließvermögen verloren hat, sondern auch ein halbfestes Gel mit Fließvermögen.
  • Der PVOH (Polyvinylalkohol) ist ein Material von geringer Permeabilität gegenüber Kohlendioxid und mit hohen Grenzschichteigenschaften gegen Kohlendioxid im Vergleich zu den folgenden Materialien: ST811HS (PA6 von DuPont, Handelsname: Zytel), das als Baumaterial eines Schlauches zum Transportieren von Fluorkohlenwasserstoffkältemittel einschließlich HFC134a benutzt wird; und das in der JP-A-11-325330 , auf welche hierdurch voll inhaltlich Bezug genommen wird, beschriebene organische Material.
  • Die folgenden Produkte können zum Beispiel als PVOH (Polyvinylalkohol) verwendet werden: GohzenolTM von Nippon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd., PovalTM von Kuraray Co., Ltd. Und Denka PovalTM von Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha. Als PVOH (Polyvinylalkohol) kann ein teilweise verseiftes Produkt oder ein vollständig verseiftes Produkt verwendet werden. Alternativ können zwei oder mehr Arten von PVOH (Polyvinylalkohol) mit unterschiedlichem Molekulargewicht oder Verseifungsgrad verwendet werden.
  • 2 ist eine Perspektivansicht eines Nanofüllstoffteilchens. Wie in 2 dargestellt, haben die Teilchen des Nanofüllstoffes 2a in diesem Ausführungsbeispiel eine Form, die als Plattenform oder Schuppenform bezeichnet werden kann. Im Nanofüllstoffteilchen ist die Plattendicke d in der Nanogrößenordnung (Nanometerniveau). Der Nanofüllstoff 2a, der die folgenden Bedingungen erfüllt, wird verwendet: die Teilchengröße L als Länge der Hauptseite in der Längsrichtung sollte zum Beispiel in der submikroskopischen Größenordnung liegen; und die Teilchenbreite W als die Länge der Hauptseite in der Richtung senkrecht zur Teilchengröße L sollte gleich oder kleiner als die Teilchengröße L und größer als die Plattendicke d sein.
  • Der Grund, warum der Nanofüllstoff 2a, dessen Teilchen Plattenform haben, wie oben erwähnt verwendet wird, ist wie folgt: der Nanofüllstoff funktioniert als eine Grenzschichtwand gegenüber Kohlendioxid, das leicht das Basismaterial durchdringt, und es sorgt für die Dichtewirkung, um ein Durchdringen des Kohlendioxids durch das Basismaterial zu verhindern; und der Nanofüllstoff, dessen Teilchen Plattenform haben, hat eine bessere Funktion und Wirkung als jene Füllstoffe, deren Teilchen eine andere Form wie beispielsweise Nadelform oder Kugelform haben.
  • Der Nanofüllstoff 2a ist aus einem Material mit besseren Grenzschichteigenschaften gegenüber Kohlendioxid als der PVOH (Polyvinylalkohol), d. h. mit einem niedrigen Kohlendioxid-Permeabilitätskoeffizienten. Beispiele eines solchen Materials enthalten Ton wie beispielsweise Montmorillonit, Kaolinit, Halloysit, Zeolith, Vermiculit und Bentonit sowie anorganisches Material wie beispielsweise Graphit, Glimmer und Talk. Das den Nanofüllstoff 2a bildende Material muss jedoch kein anorganisches Material sein, solange es bessere Grenzschichteigenschaften gegenüber Kohlendioxidgas hat als der PVOH (Polyvinylalkohol). Zum Beispiel kann ein organisches Material, dessen Molekularkette starr ist und das eine hohe Kristallizität besitzt, oder ein Metallmaterial verwendet werden. Außerdem kann der Nanofüllstoff 2a aus einem einzelnen der obigen Materialien zusammengesetzt sein oder aus einem Gemisch oder einer Verbindung dieser einzelnen Substanz und irgendeiner weiteren Substanz gebildet sein.
  • Die Grenzschichteigenschaften gegenüber Kohlendioxidgas werden mit einer Reduzierung der Teilchengröße L des Nanofüllstoffes 2a besser. Man hat herausgefunden, dass, wenn durch Hinzufügen eines Nanofüllstoffes aus verschiedenen anorganischen Materialien zum Basismaterial erhaltene Substanzen miteinander bezüglich der Grenzschichteigenschaften verglichen werden, die durch Hinzufügen eines Nanofüllstoffes aus Montmorillonit erhaltene Substanz bessere Grenzschichteigenschaften gegenüber Kohlendioxid hat als die anderen. Deshalb ist eines der für den Nanofüllstoff 2a bevorzugten Materialien Montmorillonit.
  • Die Dicke der gasundurchlässigen Schicht 3 beträgt zum Beispiel 5 bis 20 μm (Mittelwert etwa 10 μm).
  • Die Zwischengummischicht 4 verhindert das Eindringen von Feuchtigkeit aus der Außenluft. Wenn der PVOH (Polyvinylalkohol) Feuchtigkeit aufnimmt, wird er modifiziert und in seinen Grenzschichteigenschaften gegenüber Kältemittelgas, zum Beispiel Kohlendioxid, verschlechtert. Um diese Verschlechterung in den Grenzschichteigenschaften zu unterdrücken, ist es erwünscht, Harz oder Gummi, der eine geringe Feuchtigkeitsdurchdringung von der Außenluft hat, zum Bilden der Zwischengummischicht 4 zu verwenden.
  • Die Verstärkungsgarnschicht 5 ist vorgesehen, um die Festigkeit des Schlauches gegenüber Kältemittelgas, zum Beispiel Kohlendioxid, dessen Druck im Betrieb sehr hoch wird, aufrechtzuerhalten und die Form des Schlauches aufrechtzuerhalten, um eine Verformung unter Druck zu verhindern. Beispiele von Materialien mit ausgezeichneter Druckfestigkeit, die für die Verstärkungsgarnschicht 5 benutzt werden, enthalten organische Fasern wie beispielsweise Aramid und Polyethylenterephthalat (PET). Eine einzelne Schicht oder mehrere Schichten davon, was man durch Flechten dieser Fasern erhält, werden als Material der Verstärkungsgarnschicht verwendet.
  • Die Außenseitengummischicht 6 ist außerhalb der Verstärkungsgarnschicht 5 vorgesehen, um eine Beschädigung und ein Auflösen der Verstärkungsgarnschicht 5 aufgrund eines Kontaktes oder dergleichen zu verhindern und um die Widerstandsfähigkeit gegenüber der Umgebung des Kältemitteltransportschlauches 1, welche am Ort des Einbaus erforderlich ist, einschließlich Wetterfestigkeit, Wärmefestigkeit, Flüssigkeitsfestigkeit (Ölfestigkeit) und dergleichen, zu verbessern. Die Feuchtigkeitsabsorption des PVOH (Polyvinylalkohol) aufgrund des Eintretens der Feuchtig keit von der Außenluft kann durch die Außenseitengummischicht 6 ebenfalls verhindert werden.
  • Für das Material zum Bilden der Außenseitengummischicht 6 sind solche erwünscht, die die obigen Zwecke erfüllen und die Flexibilität des gesamten Schlauches nicht beeinträchtigen. Mögliche Beispiele eines solchen Materials enthalten Ethylenpropylen-Kautschuk, Chloropren-Kautschuk, Butyl-Kautschuk, Acrylonitril-Butadien-Kautschuk und dergleichen.
  • Es folgt eine Beschreibung eines Herstellungsverfahrens für den Kältemitteltransportschlauch 1 der obigen Konstruktion.
  • Um einen kontinuierlichen Herstellungsprozess bei niedrigen Kosten zu realisieren, wird die rohrförmige Basisschicht 2 um ein Harz- oder Metallrohr, das als Dorn bezeichnet wird, durch Extrusionsformen mit Harz gebildet. Anschließend wird eine PVOH(Polyvinylalkohol)-Schicht gemischt mit einem Nanofüllstoff auf der Außenumfangsfläche der Basisschicht 2 gebildet und die gasundurchlässige Schicht 3 wird dadurch gebildet.
  • Eines der Verfahren, die zum Formen der mit dem Nanofüllstoff gemischten PVOH(Polyvinylalkohol)-Schicht eingesetzt werden können, ist derart, dass der PVOH (Polyvinylalkohol) so präpariert wird, dass er aufgebracht werden kann, zum Beispiel wird eine durch Lösen des PVOH (Polyvinylalkohol) in Wasser erhaltene Wasserlösung vorbereitet; ein Nanofüllstoff wird damit vermischt und dann wird die Wasserlösung auf die Außenumfangsfläche der Basisschicht 2 aufgebracht. Dann wird das Werkstück getrocknet. Unter dem Gesichtspunkt der Verbesserung der Fördermenge und der Arbeitseffizienz ist es wünschenswert, die Konzentration und die Viskosität der Wasserlösung einzustellen. D. h., während dieses Verfahren ausgeführt wird, wird die Wasserlösung mit einer solchen Konsistenz versehen, dass, wenn die Wasserlösung des mit dem Nanofüllstoff gemischten PVOH (Polyvinylalkohol) aufgebracht wird, die Wasserlösung nicht von der Basisschicht 2 tropft und die gasundurchlässige Schicht 3 einer gewünschten Dicke durch eine Aufbringung gebildet werden kann.
  • Anstelle der Wasserlösung des PVOH (Polyvinylalkohol) kann gelatinöser PVOH (Polyvinylalkohol) verwendet werden. Wenn der gelatinöse PVOH (Polyvinylalkohol) in einem solchen Zustand verwendet wird, dass er ein Fließvermögen besitzt, kann er aufgebracht werden; dadurch kann er wie die Wasserlösung behandelt werden. Wenn jedoch der PVOH (Polyvinylalkohol) in einem solchen Zustand ist, dass er kein Fließvermögen besitzt, bricht das Material des PVOH (Polyvinylalkohol) durch Kneten oder dergleichen in eine Vielzahl von Teilchen zusammen, um es mit einem Fließvermögen zu versehen, sodass es aufgebracht werden kann.
  • Nachdem der PVOH (Polyvinylalkohol) aufgebracht ist, wird er getrocknet. In diesem Beispiel wird Wasser als Lösemittel zum Lösen oder Gelbilden des PVOH (Polyvinylalkohol) eingesetzt. Ein beliebiges anderes Lösemittel kann verwendet werden, solange Folgendes realisiert werden kann: der PVOH (Polyvinylalkohol) kann durch Hinzufügen des Lösemittels mit einem Fließvermögen versehen und in einen solchen Zustand, dass er aufgebracht werden kann, gebracht werden; und eine PVOH(Polyvinylalkohol)-Schicht kann durch Trocknen gebildet werden.
  • Anschließend wird die Zwischengummischicht 4 außerhalb der gasundurchlässigen Schicht durch Extrusionsformen gebildet und dann werden Verstärkungsfäden geflochten, um die Verstärkungsgarnschicht 5 außerhalb der Zwischengummischicht 4 zu bilden. Die Außenseitengummischicht 6 wird außerhalb der Verstärkungsgarnschicht durch Extrusionsformen gebildet und der so erhaltene rohrförmige integrale Körper wird ausgehärtet, um den Kältemitteltransportschlauch 1 zu erhalten.
  • In diesem Ausführungsbeispiel wird wie oben erwähnt ein mehrschichtiger Kältemitteltransportschlauch so hergestellt, dass PVOH (Polyvinylalkohol) auf die Basisschicht 2 oder eine der zwei Schichten der Basisschicht 2 und der Zwischengummischicht 4, die innen und außen positioniert sind, aufgebracht wird; dieser PVOH (Polyvinylalkohol) getrocknet wird, um eine PVOH-Schicht zu bilden; anschließend die Zwischengummischicht 4 außerhalb der PVOH-Schicht vorgesehen wird. Als Ergebnis wird die gasundurchlässige Materialschicht 3 zwischen zwei Schichten gebildet, die innen und außen in dem mehrschichtigen Kältemitteltransportschlauch angeordnet sind.
  • Der PVOH (Polyvinylalkohol) kann entweder auf eine oder auf beide der zwei innen und außen positionierten Schichten aufgebracht werden. Zum Beispiel kann der PVOH (Polyvinylalkohol) auf die Innenumfangstläche der äußeren der zwei innen und außen positionierten Schichten aufgebracht werden. Wenn eine innen positionierte Innenschicht, eine außen positionierte Außenschicht und eine dazwischen positionierte Zwischenschicht vorgesehen sind, kann der PVOH (Polyvinylalkohol) auf die Außenumfangsfläche der Innenschicht und die Außenumfangsfläche der Zwischenschicht aufgebracht werden, sodass der PVOH (Polyvinylalkohol) zwischen jeweils zwei der drei Schichten angeordnet ist.
  • Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird wie oben erwähnt der PVOH (Polyvinylalkohol) als Basismaterial zum Bilden der gasundurchlässigen Schicht 3 verwendet. Deshalb kann die Austrittsmenge von Kohlendioxid im Vergleich zu Fällen, in denen das in der JP-A-1 1-325330 beschriebene Material verwendet wird, um die gasundurchlässige Schicht 3 zu bilden, reduziert werden. Da der Nanofüllstoff in das Basismaterial gemischt ist, kann die Austrittsmenge von Kohlendioxid im Vergleich zu Fällen, in denen kein Nanofüllstoff zugemischt ist, weiter reduziert werden.
  • Gemäß dem Kältemitteltransportschlauch 1 in diesem Ausführungsbeispiel kann eine Verschlechterung der Vibrationsdämpfungsleistung verhindert werden, indem die Dicken der Basisschicht 2 und der gasundurchlässigen Schicht 3 verringert werden, selbst wenn der Elastizitätskoeffizient im Vergleich zu ST811HS (PA von DuPont, Handelsname Zytel), das als Baumaterial eines Schlauches zum Transportieren eines Fluorkohlenwasserstoffkältemittels einschließlich HFC134a verwendet wird, erhöht ist.
  • In den herkömmlichen Fahrzeug-Klimaanlagen mit Kohlendioxid als Kältemittel werden Schläuche verwendet, deren undurchlässige Schicht im Allgemeinen aus Metall ist, wodurch die Flexibilität reduziert ist. Die Verwendung des Kältemitteltransportschlauches 1 in diesem Ausführungsbeispiel macht es möglich, eine für rohrförmige Elemente erforderliche Flexibilität anders als bei Metallschläuchen vorzusehen, und es ist möglich, das Gewicht und die Kosten des Kältemitteltransportschlauches 1 zu vermindern.
  • (Weitere Ausführungsbeispiele)
  • Obwohl die vorliegende Erfindung in Zusammenhang mit ihrem bevorzugten Ausführungsbeispiel unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen vollständig beschrieben worden ist, ist zu beachten, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen für den Fachmann offensichtlich sein werden.
    • (1) Zum Beispiel ist der Aufbau des Kältemitteltransportschlauches 1 nicht auf den des als erstes Ausführungsbeispiel unter Bezug auf 1A und 1B beschriebenen Kältemitteltransportschlauch 1 beschränkt. Wie in 3 bis 9 veranschaulicht, kann der Aufbau des in 1A und 1B dargestellten Kältemitteltransportschlauches 1 durch die folgenden Maßnahmen modifiziert werden: Verändern der Schichtungsreihenfolge der Schichten; Weglassen irgendeiner Schicht außer der gasundurchlässigen Schicht 3; oder Hinzufügen einer neuen separaten Schicht, usw.
  • 3 bis 9 zeigen jeweils Beispiele des Aufbaus des Kältemitteltransportschlauches 1. In 3 bis 9 sind die gleichen Bauelemente wie in 1A mit den gleichen Bezugsziffern markiert.
  • Der in 3 dargestellte Kältemitteltransportschlauch 1 unterscheidet sich von dem in 1A dargestellten Kältemitteltransportschlauch 1 darin, dass eine Innenseitengummischicht 7 innerhalb der Basisschicht 2 vorgesehen ist. Die Innenseitengummischicht 7 ist aus zum Beispiel dem gleichen Material wie die Zwischengummischicht 4 gemacht.
  • Den in 4 dargestellten Kältemitteltransportschlauch 1 erhält man durch Modifizieren des in 3 dargestellten Kältemitteltransportschlauches 1 derart, dass die Positionen der Basisschicht 2 und der gasundurchlässigen Schicht 3 verändert werden, um die gasundurchlässige Schicht 3 innerhalb der Basisschicht 2 anzuordnen. Dieser Kältemitteltransportschlauch 1 wird durch ein Verfahren hergestellt, das man durch Verändern des bezüglich des ersten Ausführungsbeispiels beschriebenen Herstellungsverfahrens derart erhält, dass der mit dem Nanofüllstoff gemischte PVOH (Polyvinylalkohol) auf die Außenumfangstläche der Innenseitengummischicht 7 anstelle der Basisschicht 2 aufgebracht und dann getrocknet wird.
  • Der in 5 dargestellte Kältemitteltransportschlauch 1 unterscheidet sich von dem in 1A und 1B dargestellten Kältemitteltransportschlauch 1 darin, dass die Positionen der gasundurchlässigen Schicht 3 und der Zwischengummischicht 4 geändert sind und die gasundurchlässige Schicht 3 zwischen der Zwischengummischicht 4 und der Verstärkungsgarnschicht 5 angeordnet ist. Dieser Kältemitteltransportschlauch 1 wird durch ein Verfahren hergestellt, das man durch Verändern des bezüglich des ersten Ausführungsbeispiels beschriebenen Herstellungsverfahrens derart erhält, dass zum Beispiel der mit dem Nanofüllstoff gemischte PVOH (Polyvinylalkohol) auf die Außenumfangsseite der Zwischengummischicht 4 anstelle der Basisschicht 2 aufgebracht und dann getrocknet wird.
  • Der in 6 dargestellte Kältemitteltransportschlauch 1 unterscheidet sich von dem in 1A und 1B dargestellten Kältemitteltransportschlauch 1 darin, dass die Position der gasundurchlässigen Schicht 3 geändert ist und sie zwischen der Verstärkungsgarnschicht 5 und der Außenseitengummischicht 6 angeordnet ist. In den in 5 und 6 veranschaulichten Kältemitteltransportschläuchen 1 wird die Feuchtigkeitsabsorption des PVOH (Polyvinylalkohol) aufgrund des Eindringens der Feuchtigkeit aus der Außenluft durch die Außenseitengummischicht 6 verhindert. Bei dem in 6 dargestellten Kältemitteltransportschlauch 1 ist die gasundurchlässige Schicht 3 durch zum Beispiel Aufbringen des mit dem Nanofüllstoff gemischten PVOH (Polyvinylalkohol) auf die Außenumfangsseite der Verstärkungsgarnschicht 5 und Trocknen gebildet.
  • Den in 7 dargestellten Kältemitteltransportschlauch 1 erhält man durch Modifizieren des in 1A dargestellten Kältemitteltransportschlauches 1 derart, dass die Basisschicht 2 und die Zwischengummischicht 4 weggelassen werden und die Position der gasundurchlässigen Schicht 3 ziemlich verändert wird. Die Innenseitengummischicht 7, die gasundurchlässige Schicht 3, die Verstärkungsgarnschicht 5 und die Außenseitengummischicht 6 sind in dem Ausführungsbeispiel von 7 in dieser Reihenfolge von innen nach außen der Rohrform angeordnet. In diesem Fall wird die gasundurchlässige Schicht 3 zum Beispiel durch Aufbringen des mit dem Nanofüllstoff gemischten PVOH (Polyvinylalkohol) auf die Außenumfangsseite der Innenseitengummischicht 7 und Trocknen gebildet.
  • Den in 8 dargestellten Kältemitteltransportschlauch 1 erhält man durch Modifizieren des in 1A dargestellten Kältemitteltransportschlauches 1 derart, dass die Basisschicht 2 und die Zwischengummischicht 4 weggelassen werden und die Position der gasundurchlässigen Schicht 3 verändert wird und sie zwischen der Verstärkungsgarnschicht 5 und der Außenseitengummischicht 6 angeordnet wird. Die Innenseitengummischicht 7, die Verstärkungsgarnschicht 5, die gasundurchlässige Schicht 3 und die Außenseitengummischicht 6 sind in dieser Reihenfolge von innen nach außen angeordnet. In diesem Fall wird die gasundurchlässige Schicht 3 durch Aufbringen des PVOH (Polyvinylalkohol) auf die Außenumfangsseite der Verstärkungsgarnschicht 5 und Trocknen gebildet.
  • Den in 9 dargestellten Kältemitteltransportschlauch 1 erhält man durch Modifizieren des in 1A und 1B dargestellten Kältemitteltransportschlauches derart, dass die Positionen der Basisschicht 2 und der gasundurchlässigen Schicht 3 verändert werden und die gasundurchlässige Schicht innerhalb der Basisschicht 2 angeordnet wird. In der Beschreibung der obigen Ausführungsbeispiele von 1A, 3 bis 8 wurden die Fälle als Beispiele genommen, bei denen die durch Mischen des Nanofüllstoffes in PVOH (Polyvinylalkohol) erhaltene gasundurchlässige Schicht 3 auf der Außenumfangsseite der Basisschicht 2 oder des anderen Elements (4, 5, 7) gebildet ist. Stattdessen kann die gasundurchlässige Schicht 3 durch Aufbringen des mit dem Nanofüllstoff gemischten PVOH (Polyvinylalkohol) auf die Innenumfangsseite der Basisschicht 2 und Trocknen gebildet werden.
  • Wenn die gasundurchlässige Schicht 3 wie oben erwähnt gebildet wird, kann der in 9 dargestellte Kältemitteltransportschlauch 1 wie folgt modifiziert werden: die Basisschicht 2 wird weggelassen und die durch Mischen des Nanofüllstoffes in PVOH (Polyvinylalkohol) erhaltene gasundurchlässige Schicht 3 wird auf der Innenumfangsseite der Zwischengummischicht 4 gebildet. Oder der in 6 dargestellte Kältemitteltransportschlauch 1 kann wie folgt modifiziert werden: die Basisschicht 2 wird aus Gummi gemacht und die Zwischengummischicht 4 wird weggelassen.
    • (2) In der Beschreibung der obigen Ausführungsbeispiele werden Kältemitteltransportschläuche als Beispiele genommen, die in einem Kühlkreis mit Kohlendioxid als Kältemittel benutzt werden. Der Kältemitteltransportschlauch der Erfindung kann jedoch auch als ein Kältemitteltransportschlauch benutzt werden, der in einem Kühlkreis mit irgendeinem anderen Kältemittel verwendet wird. Ein solches Kältemittel enthält Fluorkohlenwasserstoff-Kältemittel einschließlich HFC134a, Kohlenwasserstoff-Kältemittel einschließlich Butan, natürliches Kältemittel wie beispielsweise Ammoniak und dergleichen. Selbst wenn zum Beispiel ein Fluorkohlenwasserstoff-Kältemittel einschließlich HFC134a transportiert wird, sind die Grenzschichteigenschaften gegenüber dem Kältemittelgas wie bei dem Kohlendioxid höher als jene der herkömmlichen Kältemitteltransportschläuche.
    • (3) In den obigen Ausführungsbeispielen ist die gasundurchlässige Schicht 3 aus einem Material gemacht, das man durch Mischen eines Nanofüllstoffes in den PVOH (Polyvinylalkohol) als Basismaterial erhält. Stattdessen kann die gasundurchlässige Schicht 3 auch aus einem Material nur mit PVOH (Polyvinylalkohol) gemacht werden. Das Herstellungsverfahren für den Kältemitteltransportschlauch in diesem Fall ist gleich jenen in den obigen Ausführungsbeispielen, außer dass der Nanofüllstoff weggelassen wird.
  • (Beispiele)
  • Es folgt eine Beschreibung von Beispielen und Vergleichsbeispielen bezüglich des Materials zum Bilden der gasundurchlässigen Schicht 3.
  • Eine filmartige Probe wurde durch Verwenden eines im Handel verfügbaren PVOH (Polyvinylalkohol) als Basismaterial und eines im Handel verfügbaren Montmorillonit als den Nanofüllstoff und Mischen dieser Komponenten vorbereitet. Das verwendete Montmorillonit ist ein Füllstoff, dessen Teilchen in der Form einer Platte sind, eine Plattendicke d von 0,5 bis 50 nm haben und ein Verhältnis von 50 bis 500 der Teilchengröße L zur Plattendicke d haben. Hierbei ist das Verhältnis der Teilchengröße L zur Plattendicke d ein Längenverhältnis Lid (siehe 2).
  • Die verschiedenen Proben wurden vermessen und geprüft hinsichtlich Kohlendioxid-Permeabilitätskoeffizient und Formverzerrungsfolgeeigenschaften. D. h. es wurden Proben mit unterschiedlichen Anteilen von dem PVOH (Polyvinylalkohol) zugegebenem Montmorillonit und Proben als Vergleichsbeispiele, die nur aus PVOH (Polyvinylalkohol) ohne zugegebenem Montmorillonit bestehen, vorbereitet. 10 zeigt die Ergebnisse der Messung und Prüfung.
  • Der in 10 dargestellte Kohlendioxid-Permeabilitätskoeffizient gibt die Ergebnisse an, die man durch Ausführen einer Messung entsprechend „JIS K 7126: Testing Method for Gas Transmission Rate Through Plastic Films and Sheetings” erhält. Die in 10 dargestellten Ergebnisse der Formverzerrungsfolgeeigenschaftsprüfung erhielt man durch Dehnen der filmartigen Proben um 5% in der Längsrichtung bei Raumtemperatur und Beobachten des Zustandes der Proben, um die Anwesenheit oder Abwesenheit einer Rissbildung oder dergleichen zu bestimmen. Das Kreuz (x) in der Zeichnung gibt an, dass eine Rissbildung stattfand. Die Dreiecke (Δ) in der Zeichnung geben an, dass es keine Rissbildung gab, aber sich Veränderungen wie beispielsweise Faltung und Aufhellung zeigten; und die offenen Kreise (O) in der Zeichnung geben an, dass sich keine Veränderung zeigte.
  • Der Grund, warum die Proben in der Formverzerrungseigenschaftsprüfung um 5% gedehnt wurden, ist wie folgt: wenn ein Kältemitteltransportschlauch gebogen wird, wird eine Zugspannung auf einen Teil des Schlauches ausgeübt und die resultierende Dehnung des Kältemitteltransportschlauches, ausgehend vom normalen Gebrauchszustand des Kältemitteltransportschlauches, beträgt maximal 5% oder so.
  • Bezüglich des Kohlendioxid-Permeabilitätskoeffizienten ist, wie in 10 dargestellt, der Kohlendioxid-Permeabilitätskoeffizient niedriger, wenn der Anteil des zugegebenen Montmorillonits (Gewichtsanteil gegenüber dem Basismaterial) von 0 auf 2 auf 4 auf 8 auf 10 auf 12 auf 16 Gew.-% ansteigt.
  • Wenn der Anteil des zugegebenen Montmorillonits 0 Gew.-%, 2 Gew.-% und 4 Gew.-% beträgt, beträgt der Kohlendioxid-Permeabilitätskoeffizient 1,2 × 10–12, 4 × 10–13 bzw. 2 × 10–13 cc·cm/cm2·sec·cm Hg. Der Verbesserungskoeffizient der durch den PVOH (Polyvinylalkohol) unterdrückten Austrittsmenge von Kohlendioxid durch Hinzufügen von Montmorillonit beträgt etwa 1/3, wenn der Zugabeanteil 2 Gew.-% beträgt, und etwa 1/6, wenn er 4 Gew.-% beträgt.
  • Als Ergebnis ist es bevorzugt, wenn die von einem Kältemitteltransportschlauch erforderliche Kältemittelhalteleistung relativ gering ist, den Anteil des zugegebenen Montmorillonits auf 2 Gew.-% oder höher einzustellen. Ein Beispiel eines solchen Falles ist, wenn es erforderlich ist, dass ein Kühlkreis 5 Jahre ohne Nachfüllen des Kältemittels betrieben werden kann.
  • Wenn die von einem Kältemitteltransportschlauch erforderliche Kältemittelhalteleistung relativ hoch ist, ist es bevorzugt, den Anteil des zugegebenen Montmorillonits auf 4 Gew.-% einzustellen. Beispiele eines solchen Falls enthalten die Anforderung, dass ein Kühlkreis für 15 Jahre ohne Nachfüllen des Kältemittels betrieben werden kann, und das Erfordernis, die Austrittsmenge des Kohlendioxids pro Jahr auf 1 g oder weniger zu regeln.
  • Bezüglich der Formverzerrungsfolgeeigenschaften zeigen sich, wie in 10 dargestellt, wenn der Anteil der Zugabe 12 Gew.-% oder weniger betrug, keine Änderungen in den Proben und die Formverzerrungseigenschaften waren günstig. Wenn der Anteil der Zugabe 14 oder 16 Gew.-% betrug, wurden Veränderungen wie beispielsweise Faltung und Aufhellung beobachtet; und wenn der Anteil der Zugabe 20 Gew.-% betrug, trat eine Rissbildung in den Proben auf und die Formverzerrungsfolgeeigenschaften waren schlecht. Wie oben erwähnt, kann man sagen, dass eine Erhöhung der Zugabemenge die gasundurchlässige Schicht 3 versteift und die Elastizität eines Schlauches erhöht, wodurch die Eigenschaften des Nachfolgens einer Formverzerrung verschlechtert werden.
  • Deshalb ist es bevorzugt, um einen Bruch der gasundurchlässigen Schicht 3 zu verhindern, selbst wenn eine Verzerrung in einem Kältemitteltransportschlauch auftritt, und um zu ermöglichen, dass er der Formverzerrung folgt, den Anteil des zugegebenen Montmorillonits auf einen Wert kleiner als 20 Gew.-% oder nicht größer als 16 Gew.-%, bei dem keine Rissbildung auftritt, einzustellen, und es ist bevorzugt, einen Wert nicht größer als 12 Gew.-% einzustellen, bei dem keine Faltung auftritt. Der Grund, warum ein Wert nicht größer als 12 Gew.-% bevorzugt ist, ist wie folgt: wenn ein Hochtemperatur-Hochdruck-Kältemittel transportiert wird, gibt es eine Möglichkeit, dass ein Bruch in einem Bereich auftritt, in dem die Festigkeit aufgrund des Auftretens einer Faltung oder dergleichen verschlechtert ist.
  • Solche Änderungen und Modifikationen liegen selbstverständlich im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung, wie er durch die anhängenden Ansprüche definiert ist.

Claims (10)

  1. Kältemitteltransportschlauch, mit einer rohrförmigen gasundurchlässigen Materialschicht (3), und einer rohrförmigen Basisschicht (2) aus einem PA(Polyamid)-Harz oder zumindest einem von Gummimaterialien wie EPDM, EPM, HNBR und NBR, wobei die gasundurchlässige Materialschicht (3) auf einer Außenseite der rohrförmigen Basisschicht (2) gebildet ist, und wobei die gasundurchlässige Materialschicht (3) aus einem Basismaterial gebildet aus PVOH (Polyvinylalkohol) in welches Teilchen eines Nanofüllstoffes mit Plattenformen, gemischt sind, um so die Grenzschichteigenschaften gegenüber Kältemittelgas der gasundurchlässigen Materialschicht (3) zu verbessern, hergestellt ist.
  2. Kältemitteltransportschlauch nach Anspruch 1, bei welchem der Nanofüllstoff Montmorillonit enthält.
  3. Kältemitteltransportschlauch nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem das Teilchen des Nanofüllstoffes eine Dicke in einem Bereich von 0,5 bis 50 nm und ein Längenverhältnis einer Teilchengröße zur Dicke in einem Bereich von 50 bis 500 besitzt.
  4. Kältemitteltransportschlauch nach Anspruch 3, bei welchem ein Anteil des in der gasundurchlässigen Materialschicht (3) enthaltenen Nanofüllstoffes zum Basismaterial höher als 0 Gew.-% und kleiner als 20 Gew.-% ist.
  5. Kältemitteltransportschlauch nach Anspruch 4, bei welchem der Anteil des in der gasundurchlässigen Materialschicht (3) enthaltenen Nanofüllstoffes zum Basismaterial nicht größer als 12 Gew.-% ist.
  6. Kältemitteltransportschlauch nach Anspruch 4, bei welchem der Anteil des in der gasundurchlässigen Materialschicht (2) enthaltenen Nanofüllstoffes zum Basismaterial nicht kleiner als 2% ist.
  7. Kältemitteltransportschlauch nach Anspruch 4, bei welchem der Anteil des in der gasundurchlässigen Materialschicht (2) enthaltenen Nanofüllstoffes zum Basismaterial nicht kleiner als 4% ist.
  8. Kältemitteltransportschlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner mit einer rohrförmigen Gummischicht, wobei die gasundurchlässige Materialschicht (3) eine mit der rohrförmigen Gummischicht (3) bedeckte Außenseite aufweist.
  9. Verfahren zum Herstellen eines Kältemitteltransportschlauches mit einer rohrförmigen gasundurchlässigen Materialschicht (3), mit den Schnitten Ausbilden einer rohrförmigen Basisschicht (2) aus einem PA(Polyamid)-Harz oder zumindest einem von Gummimaterialien wie EPDM, EPM, HNBR und NBR, und Aufbringen eines PVOH(Polyvinylalkohol)-Materials auf eine Außenseite einer rohrförmigen Basisschicht (2); Trocknen des aufgebrachten PVOH(Polyvinylalkohol)-Materials, um die gasundurchlässige Materialschicht (3) auf der Außenseite der Basisschicht (2) zu bilden; und Mischen von Teilchen eines Nanofüllstoffes mit Plattenformen in den PVOH (Polyvinylalkohol) vor dem Aufbringen, um das PVOH-Material zu bilden.
  10. Verfahren zum Herstellen eines Kältemitteltransportschlauches nach Anspruch 9, wobei das PVOH(Polyvinylalkohol)-Material auf die Außenseite der Basisschicht (2) nach dem Bilden der Basisschicht aufgebracht wird, um so die gasundurchlässige Materialschicht (3) auf der Außenseite der Basisschicht zu bilden; ferner mit Bedecken einer Außenseite der gasundurchlässigen Materialschicht (3) mit einer rohrförmigen Gummischicht (2).
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