DE102007055295A1 - Kühlmittel-Förderschlauch und Verfahren zum Herstellen desselben - Google Patents

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Abstract

Ein Kühlmittel-Förderschlauch schließt eine innere Schicht (1) hauptsächlich aus einem Polyamidharz, eine Schicht mit geringer Permeabilität (2) aus Polyvinylalkohol, die auf dem äußeren Umfang der innersten Schicht (1) bereitgestellt wird, und eine auf dem äußeren Umfang der Schicht mit geringer Permeabilität (2) bereitgestellte Gummischicht (einschließlich einer inneren Gummischicht (3a) und einer äußeren Gummischicht (3b)), ein. Die innere Schicht (1) wird mit einer Vielzahl von Durchgangslöchern (5) gebildet, von denen sich jedes in der Richtung der Dicke der inneren Schicht (1) erstreckt. Der Kühlmittel-Förderschlauch wird durch Extrudieren eines Materials für die innere Schicht (1) in Form eines Schlauchs zum Bilden eines Schlauchelements; Pressen einer Walze mit Dornen, die an der Oberfläche derselben befestigt sind, gegen eine äußere Umfangsfläche des Schlauchelements zum Bilden einer Vielzahl von Durchgangslöchern (5) in dem Schlauchelement, von denen sich jedes in der Richtung der Dicke des Schlauchelements erstreckt; und Bilden der Schicht mit geringer Permeabilität (2) und der Gummischicht (einschließlich der inneren Gummischicht (3a) und der äußeren Gummischicht (3b)) nacheinander auf dem äußeren Umfang des Schlauchelements, hergestellt.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kühlmittel-Förderschlauch, wie den Schlauch einer Klimaanlage. Die Erfindung betrifft insbesondere einen Kühlmittel-Förderschlauch zum Verwenden beim Fördern eines Kühlmittels (Gas oder Flüssigkeit), einschließlich Kohlenstoffdioxid (CO2), Chlorfluorkohlenwasserstoffe (Freon), FCKW-Ersatzsstoffe, Propan und dergleichen und zum Verwenden als Rohrleitungsschlauch und dergleichen in einem Motorraum eines Kraftfahrzeugs und dergleichen und ein Verfahren zum Herstellen desselben.
  • Stand der Technik
  • Allgemein schließt ein Beispiel für einen Kühlmittel-Förderschlauch zum Verwenden als Rohrleitungsschlauch in einem Motorraum eines Kraftfahrzeugs einen Gummischlauch hinsichtlich seiner leichten Einbaubarkeit, der Unterdrückung von Vibrationsübertragung, der Biegsamkeit und dergleichen ein. Als ein Beispiel wurde ein Gummischlauch mit einem Aufbau aus einer inneren Gummischicht in der Form eines Rohres, durch die ein Kühlmittel fließt, einer auf der äußeren Umfangsfläche der inneren Schicht gebildeten verstärkenden Schicht und einer auf der äußeren Umfangsfläche der verstärkenden Schicht gebildeten äußeren Gummischicht, vorgeschlagen. Ein solcher Gummischlauch ist zum Beispiel in der offen gelegten, japanischen Patentanmeldung Nr. 7-68659 (1995) offenbart.
  • Ein anderer Schlauch, der eine innere Schlauchschicht aus einem Polyamidharz (PA) aufweist, und ein noch weiterer Schlauch, der mit einer Metallfolie und einem Laminat aus aufgedampftem Metall bereitgestellt wird, wurde vorgeschlagen, um das Eindringen eines Kühlmittels, wie beispielsweise Chlorfluorkohlenwasserstoffe (Freon) und FCKW-Ersatzstoffe (R134a und dergleichen) durch diesen zu unterdrücken, d. h. eine bessere Kühlmittel-Barriere-Eigenschaft bereitzustellen. Solche Schläuche sind zum Beispiel in der offen gelegten, japanischen Patentanmeldung Nr. 2001-241572 offenbart.
  • Da Fluorkohlenwasserstoffe (Freon), die als Kühlmittel für die Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs und dergleichen verwendet werden, zur Zerstörung der Ozonschicht in der Atmosphäre (ihren, wurde die Verwendung von Fluorkohlenwasserstoffen (Freon) bereits untersagt. Des Weiteren werden FCKW-Ersatzstoffe, wie R134a und dergleichen, Gegenstand zukünftiger Emissionsreduktionen. In Anbetracht der vorhergehenden Umstände werden ein Kohlenstoffdioxid (CO2) als Kühlmittel (Flüssigkeit oder Gas) und ein chemisches Kühlmittel, die weniger ungünstige Auswirkungen auf die Umgebung haben, als zukünftig vorherrschende Kühlmittel für Klimaanlagen betrachtet.
  • Das Kohlenstoffdioxid-Kühlmittel ist jedoch durchdringender als herkömmliche Kühlmittel, wie R134a, und durchdringt sogar eine Barriereschicht aus Polyamid 6 (PA6), die sich bei den herkömmlichen Kühlmitteln bewährt hat. Aus diesem Grund führt die Verwendung des herkömmlichen Kühlmittel-Förderschlauchs als Kühlmittel-Förderschlauch für Kohlenstoffdioxid zu einer Verringerung der Kühlleistung. Ein Versuch, eine Schicht mit einer höheren Kühlmittelbarriere-Eigenschaft auf der äußeren Umfangsfläche der PA6-Schicht bereitzustellen, wurde ebenso in Betracht gezogen. Bei einer solchen Schichtanordnung sammelt sich das durch die PA6-Schicht eindringende Kohlenstoffdioxid-Kühlmittel zwischen den beiden oben genannten Schichten (der PA6-Schicht und der auf der äußeren Umfangsfläche derselben gebildeten Schicht) an. Das sich ansammelnde Kohlenstoffdioxid-Kühlmittel expandiert während der Entgasung (Druckminderung) bei der Wartung der Klimaanlage und gibt Anlass zu der Befürchtung einer Delaminierung, d. h. Auftrennung der Schichten.
  • Ein mit einem Laminat aus Metallfolie und dergleichen bereitgestellter Schlauch weist andererseits den Nachteil auf, dass das Laminat nach einer anhaltenden Verwen dung ablösungsanfällig ist. Dies führt zu einem Problem, wie dass die geringe Permeabilität des Schlauchs gegenüber einem Kühlmittelgas dem Instabilwerden unterliegt.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Kühlmittel-Förderschlauch, der frei von einer Trennung der Schichten ist, der ausgezeichnet in der Flexibilität und ausgezeichnet in der geringen Permeabilität gegenüber einem Kühlmittel ist, und ein Verfahren zum Herstellen desselben bereitzustellen.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Kühlmittel-Förderschlauch eine hauptsächlich aus einem Polyamidharz bestehende innere Schicht; eine Schicht mit geringer Permeabilität aus Polyvinylalkohol, die auf dem äußeren Umfang der inneren Schicht bereitgestellt wird; und eine auf dem äußeren Umfang der Schicht mit geringer Permeabilität bereitgestellte Gummischicht, wobei die innere Schicht mit einer Vielzahl von Durchgangslöchern gebildet wird, von denen sich jedes in der Richtung der Dicke der inneren Schicht erstreckt.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Herstellen eines Kühlmittel-Förderschlauchs das Extrudieren eines Materials einer inneren Schicht in Form eines Schlauchs zum Bilden eines Schlauchelements; Pressen einer Walze mit Dornen, die an der Oberfläche derselben befestigt sind, gegen eine äußere Umfangsfläche des, Schlauchelements zum Bilden einer Vielzahl von Durchgangslöchern in dem Schlauchelement, von denen sich jedes in der Richtung der Dicke des Schlauchelements erstreckt; und Bilden einer Schicht mit geringer Permeabilität und einer Gummischicht nacheinander auf dem äußeren Umfang des Schlauchelements.
  • Der Erfinder hat sorgfältig untersucht, um die oben genannten Probleme zu lösen. Im Laufe der Untersuchung wurde gefunden, dass das Bilden einer Schicht unter Verwenden von Polyvinylalkohol (PVOH) auf dem äußeren Umfang einer hauptsächlich aus einem Polyamidharz bestehenden inneren Schlauchschicht dem Schlauch eine hervorragende geringe Permeabilität gegenüber einem Kühlmittel (insbesondere einem CO2-Kühlmittel) verleiht, selbst wenn die Schicht dünn ist. Es wurde auch gefunden, dass das Bereitstellen einer Gummischicht auf dem äußeren Umfang der PVOH-Schicht dem Schlauch ein hervorragendes Absorptionsvermögen von Vibrationen und eine Beständigkeit gegenüber mechanischer Erschütterung verleiht. Der Schlauch mit einem solchen Schichtaufbau zeigte jedoch ein Phänomen, wie dass in manchen Fällen eine Delaminierung an einer Grenzfläche der PVOH-Schicht und der inneren Schicht auftritt. Nach weiteren Untersuchungen zur Ergründung der Ursache des Phänomens hat der Erfinder gefunden, dass ein Teil des in dem Schlauch fließenden Kühlmittels die innere Schicht (die Polyamidharz-Schicht) durchdringt und zu der Oberfläche der PVOH-Schicht gelangt und dann an dieser aufgehalten wird, so dass es sich an der Grenzfläche zwischen der inneren Schicht und der PVOH-Schicht ansammelt, was zu einer Delaminierung der Grenzfläche führt. Das Bilden einer Vielzahl von Durchgangslöchern, von denen sich jedes in der Richtung der Dicke der inneren Schicht nur in der inneren Schicht erstreckt, beseitigt das Ansammeln des Kühlmittels zwischen der inneren Schicht und der PVOH-Schicht. Der Erfinder hat somit gefunden, dass die Delaminierung während der Entgasung (Druckminderung) bei der Wartung einer Klimaanlage vermieden wurde und das gewünschte Leistungsvermögen des Schlauchs erreicht wurde, was somit zu der Erfindung geführt hat.
  • Auf diese Weise umfasst der Kühlmittel-Förderschlauch gemäß der vorliegenden Erfindung eine innere hauptsächlich aus einem Polyamidharz bestehende Schicht, eine Schicht mit geringer Permeabilität aus Polyvinylalkohol, die auf dem äußeren Umfang der inneren Schicht bereitgestellt wird, und eine auf dem äußeren Umfang der Schicht mit geringer Permeabilität bereitgestellte Gummischicht. Der Kühlmittel-Förderschlauch besitzt eine hervorragende geringe Permeabilität insbesondere gegenüber einem CO2-Kühlmittel, um die Verminderung der Kühlleistung der Klimaanlage und dergleichen zu unterdrücken, die sich aus der Permeation des Kühlmittels ergibt. Die innere Schicht ist mit der Vielzahl von Durchgangslöchern gebildet, von denen sich jedes in der Richtung der Dicke der inneren Schicht erstreckt. Dies vermeidet die Ansammlung des CO2-Kühlmittels zwischen der inneren Schicht und der Schicht mit geringer Permeabilität, um der Delaminierung während der Entgasung (Druckminderung) bei der War tung der Klimaanlage vorzubeugen. Des Weiteren ist der Kühlmittel-Förderschlauch gemäß der vorliegenden Erfindung, der eine hervorragende Biegsamkeit besitzt, in Rohrleitungen von Vorteil und wird in vorteilhafter Weise als Rohrleitungsschlauch in einem Motorgehäuse eines Kraftfahrzeugs unter stark vibrierenden Bedingungen eingesetzt.
  • Der Kühlmittel-Förderschlauch, in dem die Vielzahl von in der inneren Schicht gebildeten Durchgangslöchern einen mittleren Durchmesser von 10 bis 100 μm aufweisen, unterbindet insbesondere die oben genannte Delaminierung und stellt in gelungener Weise das Leistungsvermögen einer geringen Kühlmittel-Permeabilität bereit.
  • Daneben besitzt der Kühlmittel-Förderschlauch, in dem die Schicht mit geringer Permeabilität unter Verwenden von Polyvinylalkohol mit einem Verseifungsgrad von nicht weniger als 90% gebildet wird, eine hervorragende geringe Permeabilität gegenüber dem Kühlmittel (insbesondere dem CO2-Kühlmittel), selbst wenn die Schicht mit geringer Permeabilität dünn ist.
  • Des Weiteren ist der Kühlmittel-Förderschlauch, in dem die Schicht mit geringer Permeabilität eine Dicke zwischen 5 und 100 μm aufweist, biegsamer.
  • Zudem besitzt der Kühlmittel-Förderschlauch, in dem die Gummischicht auf dem äußeren Umfang der Schicht mit geringer Permeabilität unter Verwenden eines Butylgummis gebildet wird, eine hervorragende geringe Kühlmittel-Permeabilität und einen hervorragenden Widerstand gegen Wasser von außerhalb.
  • Das Verfahren zum Herstellen des Kühlmittel-Förderschlauchs umfasst die Schritte: Extrudieren eines Materials einer inneren Schicht in Form eines Schlauchs zum Bilden eines Schlauchelements; Pressen einer Walze mit Dornen, die an der Oberfläche derselben befestigt sind (nachfolgend als Dornenwalze bezeichnet), gegen eine äußere Umfangsfläche des Schlauchelements zum Bilden einer Vielzahl von Durchgangslöchern, von denen sich jedes in der Richtung der Dicke des Schlauchelements erstreckt; und Bilden einer Schicht mit geringer Permeabilität und einer Gummischicht nacheinander auf dem äußeren Umfang des Schlauchelements. Dieses Verfahren erreicht ein wirksames Herstellen des erfindungsgemäßen Kühlmittel-Förderschlauchs.
  • Diese und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der vorliegenden Erfindung deutlicher, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Figuren betrachtet werden.
  • Kurzbeschreibung der Figuren
  • 1 ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel für einen erfindungsgemäßen Kühlmittel-Förderschlauch;
  • 2 ist eine Ansicht, die einen Herstellungsschritt des erfindungsgemäßen Kühlmittel-Förderschlauchs zeigt; und
  • 3 ist eine perspektivische Ansicht eines Schlauchelements mit einem Dorn, das mit dem in 2 gezeigten Herstellungsschritt erhalten wird.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Nun wird eine erfindungsgemäße bevorzugte Ausführungsform ausführlich beschrieben.
  • Der erfindungsgemäße Kühlmittel-Förderschlauch schließt zum Beispiel, wie in l gezeigt, eine innere Schicht 1, eine auf dem äußeren Umfang der inneren Schicht 1 bereitgestellte Schicht mit geringer Permeabilität 2 und eine auf dem äußeren Umfang der Schicht mit geringer Permeabilität 2 bereitgestellte Gummischicht (einschließlich einer inneren Gummischicht 3a und einer äußeren Gummischicht 3b) ein. Die innere Schicht 1 ist eine hauptsächlich aus einem Polyamidharz bestehende Schicht und die Schicht mit geringer Permeabilität 2 ist eine Schicht aus Polyvinylalkohol. Der Begriff „hauptsächlich bestehend aus", wie er hierin verwendet wird, bedeutet, dass der Be standteil wenigstens 50% aller Materialien der inneren Schicht 1 ausmacht und soll so ausgelegt werden, dass er die Bedeutung einschließt, dass das Material nur aus dem Bestandteil besteht. Wie erläutert wird nur die innere Schicht 1 mit einer Vielzahl von sich in der Richtung der Dicke der inneren Schicht 1 erstreckenden Durchgangslöchern 5, gebildet. Obwohl die oben genannte Gummischicht in 1 mit einer Doppelschichtstruktur gezeigt ist, die die innere Gummischicht 3a und die äußere Gummischicht 3b einschließt, ist die Struktur der Gummischicht nicht besonders beschränkt. Die Gummischicht kann aus einer einzelnen Schicht oder wenigstens drei Schichten bestehen. Der erfindungsgemäße Kühlmittel-Förderschlauch kann ferner, wenn es zweckmäßig ist wie in 1 gezeigt, eine verstärkende Schicht 4 einschließen.
  • Beispiele für das Polyamidharz zum Verwenden als Material für die innere Schicht 1 schließen Polyamid 6 (PA6), Polyamid 66 (PA66), Polyamid 99 (PA99), Polyamid 610 (PA610), Polyamid 612 (PA612), Polyamid 11 (PA11),Polyamid 912 (PA912), Polyamid 12 (PA12), ein Copolymer aus Polyamid 6 und Polyamid 66 (PA6/66), ein Copolymer aus Polyamid 6 und Polyamid 12 (PA6/12) und dergleichen ein. Diese Polyamidharze werden allein oder in Kombination verwendet. Von diesen Polyamidharzen wird aufgrund seiner hohen Schicht-an-Schicht-Haftung und seiner geringeren Kühlmittel-Permeabilität bevorzugt Polyamid 6 verwendet.
  • Das Material der inneren Schicht 1 kann, wenn es zweckmäßig ist, neben den Polyamidharzen einen Zusatzstoff, einschließlich einen Füllstoff, einen Weichmacher, ein Antioxidationsmittel und dergleichen, enthalten.
  • Wie vorstehend erörtert, wird Polyvinylalkohol (PVOH) als Material für die auf dem äußeren Umfang der inneren Schicht 1 gebildeten Schicht mit geringer Permeabilität 2, verwendet. Vorzugsweise wird Polyvinylalkohol mit einem Verseifungsgrad von nicht weniger als 90% verwendet. Wenn die Schicht mit geringer Permeabilität 2 in Form einer dünnen Schicht hergestellt wird, ist es mit Polyvinylalkohol mit einem Verseifungsgrad von weniger als 90% schwierig, einen gewünschten Grad an geringem Permeationsleistungsvermögen, insbesondere gegenüber einem Kohlenstoffdioxid- Kühlmittel, zu erhalten. Der Verseifungsgrad von Polyvinylalkohol, der durch die Formel:
    Figure 00080001
    wiedergegeben wird, wird durch Ersetzen der Werte für m und n in der Formel (1) in Verseifungsgrad = [m/(m + n)] × 100 (a)bestimmt.
  • Das Material der Schicht mit geringer Permeabilität 2 wird in Wasser oder Alkohol (Methanol, Ethanol, Isopropylalkohol und dergleichen) zum Verwenden als Beschichtungsflüssigkeit gelöst. Im Hinblick auf die Löslichkeit des Materials der Schicht mit geringer Permeabilität 2 darin wird insbesondere Wasser (heißes Wasser mit einer Temperatur von ungefähr 90°C bis ungefähr 95°C) als Lösungsmittel verwendet. Im Hinblick auf das Bilden der Schicht mit geringer Permeabilität 2 ohne Durchgangslöcher und das Erhalten eines guten Beschichtungsverhaltens (Benetzbarkeit und Verarbeitbarkeit) besitzt die so erhaltene Beschichtungsflüssigkeit vorzugsweise eine Viskosität von 10 bis 1000000 mPa·s bei 25°C.
  • Das Material, das die Gummischicht (einschließlich der inneren Gummischicht 3a und der äußeren Gummischicht 3b) auf dem äußeren Umfang der Schicht mit geringer Permeabilität 2 bildet, ist nicht besonders beschränkt. Ein Beispiel für das Material der Gummischicht ist eine zweckmäßige Mischung aus einem Vulkanisierungsmittel, Ruß (Carbon Black) und dergleichen mit einem Gummimaterial, einschließlich halogenierten Butylgummis, wie Butylgummi (IIR), chloriertem Butylgummi (Cl-IIR) und bromiertem Butylgummi (Br-IIR), Acrylonitril-Butadiengummi (NBR), Chloroprengummi (CR), Ethylen-Propylen-Diengummi (EPDM), Ethylen-Propylengummi (EPM), Fluorgummi (FKM), Epichlohydringummi (ECO), Acrylgummi, Silikongummi, chlo riertem Polyethylengummi (CPE), Urethangummi und dergleichen. Von diesen Gummimaterialien wird aufgrund seiner geringen Kühlmittel-Permeabilität und seinem hohen Widerstand gegen Wasser von außerhalb bevorzugt Butylgummi (IIR) verwendet.
  • Die Gummischicht ist in 1 mit einer Doppelschichtstruktur gezeigt, die die innere Gummischicht 3a und die äußere Gummischicht 3b einschließt. Wenn die Gummischicht aus einer Vielzahl von Schichten (wenigstens zwei Schichten) besteht, kann die Vielzahl von Schichten aus dem gleichen Material oder verschiedenen Materialien hergestellt werden. Zusätzlich kann die verstärkende Schicht 4, wenn es zweckmäßig ist wie in 1 gezeigt, gebildet werden. Die verstärkende Schicht 4 wird bevorzugt, wie gezeigt, zwischen der inneren Gummischicht 3a und der äußeren Gummischicht 3b angeordnet, da eine solche Anordnung der Funktion der verstärkenden Schicht 4 ausreichende Wirksamkeit verleiht. Die verstärkende Schicht 4 kann durch Spiralisieren, Stricken, Umspinnen oder andersartiges Weben eines verstärkenden Garns aus zum Beispiel Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylennaphthalat (PEN), Aramid, Polyamid (Nylon), Vinylon, Rayon und Metalldraht hergestellt werden.
  • Der erfindungsgemäße Kühlmittel-Förderschlauch wird zum Beispiel, wie in 1 gezeigt, auf eine nachstehend zu beschreibende Weise hergestellt, obwohl das Verfahren zum Herstellen des Kühlmittel-Förderschlauchs nicht besonders beschränkt ist. Zunächst wird das Material der inneren Schicht 1, das oben erörtert wurde, hergestellt. Als nächstes wird ein Dorn 8, wie in 2 gezeigt, dazu verwendet, das oben genannte Material der inneren Schicht 1 in der Form eines Schlauchs auf demselben zu extrudieren, wodurch ein rohrförmiges Schlauchelement (oder die innere Schicht 1) gebildet wird. Dornenwalzen 9 werden gegen die äußere Umfangsfläche des Schlauchelements (oder die innere Schicht 1 gepresst). Dann wird jede der Dornenwalzen 9 in einer in 2 gezeigten Rotationsrichtung der Walze rotiert und das Schlauchelement wird in einer Richtung bewegt, die durch den in 2 gezeigten Konturpfeil angegeben ist. Dies bildet, wie in 3 gezeigt, eine Vielzahl von Durchgangslöchern 5 nacheinander in dem Schlauchelement (oder der inneren Schicht 1). Danach werden die Schicht mit geringer Permeabilität 2, die Gummischicht und dergleichen der Reihe nach auf dem äußeren Umfang des Schlauchelements gebildet. Dies erreicht das Herstellen eines angestrebten Kühlmittel-Förderschlauchs. Es sollte beachtet werden, dass der oben erwähnte Dorn 8 wie erforderlich verwendet wird. Die drei Dornenwalzen 9 sind in 2 gezeigt, wie sie aus drei Richtungen gegen die Seitenfläche des Schlauchelements gepresst werden. Das Verfahren zum Bilden der Durchgangslöcher 5 ist jedoch nicht auf dieses Verfahren beschränkt.
  • Der mittlere Durchmesser der Vielzahl der in der inneren Schicht 1 gebildeten Durchgangslöcher wird zwischen 10 μm 100 μm eingestellt. Der Abstand der Durchgangslöcher (oder ein Abstand zwischen benachbarten Durchgangslöchern) wird in einem Bereich von 10 und 100 mm eingestellt. Das Einstellen des mittleren Durchmessers und des Abstands der Durchgangslöcher innerhalb solcher Bereiche löst erfolgreich das Problem der Delaminierung, das aus der Ansammlung des Kühlmittels zwischen der inneren Schicht 1 und der Schicht mit geringer Permeabilität 2 resultiert und stellt auch mit Erfolg das Leistungsvermögen einer geringen Kühlmittel-Permeation bereit. Die Durchgangslöcher mit einem mittleren Durchmesser von mehr als 200 μm könnten ein Bersten ausgehend von den Durchgangslöchern (Lochbersten) unter einem geringem Druck verursachen.
  • Die Schicht mit geringer Permeabilität 2 wird durch Herstellen des Materials derselben (oder der Beschichtungsflüssigkeit) und Beschichten der äußeren Umfangsfläche der inneren Schicht 1 mit dem Material gebildet. Dieses Beschichtungsverfahren ist nicht besonders beschränkt, es können jedoch herkömmliche Verfahren, einschließlich Tauchen, Sprühen, Walzenbeschichten, Pinselauftrag und dergleichen als Beschichtungsverfahren angewendet werden. Nach dem Beschichten wird zum Bilden der Schicht mit geringer Permeabilität 2 ohne Durchgangslöcher ein Trocknungsverfahren durchgeführt. Nachdem die Schicht mit geringer Permeabilität 2 auf diese Weise gebildet wurde, wird die Gummischicht auf den äußeren Umfang der Schicht mit geringer Permeabilität 2 extrudiert und die verstärkende Schicht 4 wird, wenn erforderlich, gebildet. (In 1 wird nachdem Bilden der inneren Gummischicht 3a die verstärkende Schicht 4 auf der äußeren Umfangsfläche der inneren Gummischicht 3a gebildet und danach wird die äußere Gummischicht 3b auf der äußeren Umfangsfläche der verstärkenden Schicht 4 gebildet.) Auf diese Weise wird der Kühlmittel-Förderschlauch mit dem angestrebten Schichtaufbau hergestellt.
  • Vor dem Bilden der Schicht mit geringer Permeabilität 2 können Ätzverfahren, einschließlich ultravioletter Bestrahlung, Plasmabehandlung, Corona-Entladung und dergleichen auf der äußeren Umfangsfläche der inneren Schicht 1 als Verfahren der Oberflächenbehandlung für Haftung durchgeführt werden. Von diesen Ätzverfahren wird im Hinblick auf eine Verbesserung der Schicht-an-Schicht-Haftung die Plasmabehandlung bevorzugt zum Aufrauen der äußeren Umfangsfläche der inneren Schicht 1 verwendet, worauf die Schicht mit geringer Permeabilität 2 direkt auf der aufgerauten Fläche gebildet wird.
  • Vor dem Bilden der Schicht mit geringer Permeabilität 2 kann eine haftende Schicht auf der äußeren Umfangsfläche der inneren Schicht 1 gebildet werden. Das Material der haftenden Schicht ist nicht besonders beschränkt, kann jedoch zum Beispiel ein Gummizementhaftmittel, ein Urethanhaftmittel, ein Polyesterhaftmittel, ein Isocyanathaftmittel, ein Epoxyhaftmittel und dergleichen sein. Diese Haftmittel werden allein oder in Kombination verwendet. Von diesen Haftmitteln wird aufgrund seiner hohen Schicht-an-Schicht-Haftung zwischen der inneren Schicht 1 und der Schicht mit geringer Permeabilität 2 bevorzugt das Gummizementhaftmittel verwendet.
  • Der erfindungsgemäße Kühlmittel-Förderschlauch besitzt vorzugsweise einen Schlauchinnendurchmesser in einem Bereich von 5 und 40 mm. Die innere Schicht 1 weist vorzugsweise eine Dicke in einem Bereich von 0,02 und 2,0 mm auf.
  • Die Schicht mit geringer Permeabilität 2 besitzt eine Dicke in einem Bereich von 5 und 100 μm. Eine Schicht mit geringer Permeabilität 2 mit einer Dicke von weniger als 5 μm weist eine schlechte geringe Kühlmittel-Permeabilität auf. Andererseits ist eine Schicht mit geringer Permeabilität 2 mit einer Dicke von mehr als 100 μm steif und bereitet einige Schwierigkeiten hinsichtlich ihrer Biegsamkeit des Schlauchs, so dass sie Anlass zu der Befürchtung des Auftretens eines Risses in dem Schlauch gibt.
  • Die Dicke der auf dem äußeren Umfang der Schicht mit geringer Permeabilität 2 gebildeten Gummischicht ist nicht besonders beschränkt. Wenn die Gummischicht jedoch eine Doppelschichtstruktur aufweist, die die innere Gummischicht 3a und die äußere Gummischicht 3b, wie in 1 gezeigt, einschließt, weist die innere Gummischicht 3a vorzugsweise eine Dicke in einem Bereich von 0,5 und 5 mm auf und die äußere Gummischicht 3b weist vorzugsweise eine Dicke in einem Bereich von 0,5 und 2,0 mm auf.
  • Der erfindungsgemäße Kühlmittel-Förderschlauch wird bevorzugt als Schlauch zum Fördern eines Kühlmittels, einschließlich Kohlenstoffdioxid (CO2), Chlorfluorkohlenwasserstoffen, FCKW-Ersatzstoffen, Propan und dergleichen, zum Verwenden in einem Klimaanlagenkühler und dergleichen verwendet. Der erfindungsgemäße Kühlmittel-Förderschlauch wird stärker bevorzugt als Schlauch zum Fördern eines Kohlenstoffdioxid-Kühlmittels verwendet. Der Kühlmittel-Förderschlauch wird bevorzugt nicht nur in Kraftfahrzeugen, sondern auch in anderen Transportmaschinen (industriellen Transportfahrzeugen, wie einem Flugzeug, einem Gabelstapler, einem Bagger oder einer Aushubmaschine und einem Kran und Schienenfahrzeugen) verwendet.
  • Als nächstes werden erfinderische Beispiele in Verbindung mit Vergleichsbeispielen beschrieben. Es sollte beachtet werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die unten beschriebenen erfinderischen Beispiele beschränkt ist.
  • BEISPIEL 1
  • PA6 (NYLON 6 1030B, hergestellt von Ube Industries, Ltd.) wurde in die Form eines Schlauchs auf einem Dorn (mit einem Außendurchmesser von 8 mm) aus TPX (einem synthetischen Harz) zum Bilden einer rohrförmigen inneren Schicht (mit einer Dicke von 0,15 mm) extrudiert. Als nächstes wurde eine Plasmabehandlung auf der äußeren Umfangsfläche der inneren Schicht zum Aufrauen derselben durchgeführt. Nach folgend wurden Dornenwalzen (hergestellt von Tokai Rubber Industries, Ltd.), wie in 2 gezeigt, aus drei Richtungen gegen die äußere Umfangsfläche der inneren Schicht gepresst und in den durch die in der 2 gezeigten Pfeile angegebenen Richtungen rotiert. Zur gleichen Zeit wurde die innere Schicht zusammen mit dem Dorn in einer durch den in 2 gezeigten Konturpfeil angegebenenen Richtung bewegt. Auf diese Weise wurde eine Vielzahl von Durchgangslöchern (mit einem mittleren Durchmesser von 10 μm und einem Abstand von 10 mm) nacheinander in der inneren Schicht gebildet. Danach wurde eine haftende Schicht (mit einer Dicke von 10 μm) aus einem Gummizementhaftmittel auf der äußeren Umfangsfläche der inneren Schicht gebildet und die haftende Schicht wurde durch Eintauchen in eine Beschichtungsflüssigkeit (mit einer Viskosität von 500 mPa·s bei 25°C), die durch Auflösen von Polyvinylalkohol (PVOH) (GOHSENOL N-300, hergestellt von Nippon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd. mit einem Verseifungsgrad von 99%) in heißem Wasser bei 90°C erhalten wurde, beschichtet. Ein so erhaltenes laminiertes Schlauchelement wurde in einen Trockenofen gestellt und getrocknet. Auf diese Weise wurde eine Schicht mit geringer Permeabilität (mit einer Dicke von 10 μm) ohne Durchgangslöcher gebildet. Eine innere Gummischicht (mit einer Dicke von 1,6 mm) wurde auf dem äußeren Umfang der Schicht mit geringer Permeabilität durch die Extrusion eines Butylgummis gebildet. Danach wurde eine verstärkende Schicht auf der äußeren Umfangsfläche der inneren Gummischicht durch Umspinnen eines Aramidgarns gebildet. Ferner wurde eine äußere Gummischicht (mit einer Dicke von 1,0 mm) auf der äußeren Umfangsfläche der verstärkenden Schicht durch die Extrusion von EPDM gebildet. Nach Vulkanisierung wurde der Dorn aus dem laminierten Schlauchelement entfernt und der extrudierte Teil mit einer durchgehenden Länge wurde geschnitten. Auf diese Weise wurde der angestrebte Kühlmittel-Förderschlauch hergestellt (siehe 1).
  • BEISPIEL 2
  • Ein Kühlmittel-Förderschlauch wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass die Schicht mit geringer Permeabilität (oder die PVOH-Schicht) mit einer Dicke von 100 μm gebildet wurde.
  • BEISPIEL 3
  • Ein Kühlmittel-Förderschlauch wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass die Schicht mit geringer Permeabilität (oder die PVOH-Schicht) mit einer Dicke von 5 μm gebildet wurde.
  • BEISPIEL 4
  • Ein Kühlmittel-Förderschlauch wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass PVOH mit einem Verseifungsrad von 9% (GOHSENOL AH-17, hergestellt von Nippon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd.) als PVOH zum Bilden der Schicht mit geringer Permeabilität (oder der PVOH-Schicht) verwendet wurde und dass die Schicht mit geringer Permeabilität (oder die PVOH-Schicht) mit einer Dicke von 5 μm gebildet wurde.
  • BEISPIEL 5
  • Ein Kühlmittel-Förderschlauch wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass die Dornenwalzen so eingestellt wurden, dass die in der inneren Schicht gebildeten Durchgangslöcher einen mittleren Durchmesser von 10 μm und einen Abstand von 100 mm aufwiesen.
  • BEISPIEL 6
  • Ein Kühlmittel-Förderschlauch wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass die Dornenwalzen so eingestellt wurden, dass die in der inneren Schicht gebildeten Durchgangslöcher einen mittleren Durchmesser von 100 μm und einen Abstand von 100 mm aufwiesen.
  • BEISPIEL 7
  • Ein Kühlmittel-Förderschlauch wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass die Dornenwalzen so eingestellt wurden, dass die in der inneren Schicht gebildeten Durchgangslöcher einen mittleren Durchmesser von 100 μm und einen Abstand von 150 mm aufwiesen.
  • BEISPIEL 8
  • Ein Kühlmittel-Förderschlauch wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass die Dornenwalzen so eingestellt wurden, dass die in der inneren Schicht gebildeten Durchgangslöcher einen mittleren Durchmesser von 200 μm und einen Abstand von 100 mm aufwiesen.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 1
  • Ein Kühlmittel-Förderschlauch wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass die Schicht mit geringer Permeabilität (oder die PVOH-Schicht) nicht gebildet wurde und dass die Durchgangslöcher in der inneren Schicht nicht mit den Dornenwalzen gebildet wurden.
  • VERGLEICHSBEISPIEL 2
  • Ein Kühlmittel-Förderschlauch wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass die Durchgangslöcher in der inneren Schicht nicht mit den Dornenwalzen gebildet wurden.
  • Die Eigenschaften der auf diese Weise hergestellten Schläuche gemäß den Beispielen 1 bis 8 und den Vergleichsbeispielen 1 und 2 wurden übereinstimmend mit den unten beschriebenen Kriterien bewertet. Die Ergebnisse der Bewertung wurden in den Tabellen 1 und 2 unten dargestellt. Die Striche in den Tabellen 1 und 2 geben an, dass die entsprechenden Merkmale nicht bewertet wurden.
  • [CO2-Permeabilität]
  • Unter Einschließen von CO2 in einem Schlauch bei einer geringen Temperatur (–35°C oder darunter) wurden Stopfen in den an den entgegengesetzten Enden des Schlauchs gebildeten Öffnungen angeordnet und der Schlauch wurde in einem auf 90°C gehaltenen Ofen stehen gelassen. Das Ausmaß der CO2-Reduktion in dem Schlauch mit der Zeit wurde aufgezeichnet und das Ausmaß der Permeation pro Tag (ein CO2-Permeabilitätskoeffizient in Einheiten von mg·mm/cm2·Tag) für den Permeationsbereich des Schlauchs wurde aus der Steigung der Graphen berechnet. Das Ausmaß der CO2-Permeation wurde durch einen Index bezogen auf den gemessenen Wert für das Ausmaß der CO2-Permeation eines in dem Vergleichsbeispiel 1 hergestellten Artikels, in dem die PVOH-Schicht nicht gebildet wurde, wiedergegeben, wobei angenommen wird, dass der gemessene Wert 100 ist. Für die CO2-Permeabilität wurde ein Beispiel mit dem oben angegebenen Index von weniger als 50 als „gut" (mit einem nicht ausgefüllten Kreis angegeben) bewertet und ein Beispiel mit dem oben angegebenen Index von mehr als 50 als „nicht annehmbar" (mit einem Kreuz angegeben) bewertet.
  • [Filmbildung]
  • Die Bildung eines Beschichungsfilms während des Eintauchens der PVOH-Schicht wurde visuell bestimmt. Ein Beispiel, bei dem die Oberfläche des Beschichungsfilms die Beschichtungsflüssigkeit nicht abstieß und keine Blasen an der Oberfläche des beschichtenden Überzugs gebildet wurden, wurde als „gut" (mit einem nicht ausgefüllten Kreis angegeben) bewertet.
  • [Rissbildung]
  • In den Beispielen und Vergleichsbeispielen wurde die Rissbildung in einem Rohr, das vor der Bildung der inneren Gummischicht, der verstärkenden Schicht und der äußeren Gummischicht (d. h. einem Rohr, bei dem die Schicht mit geringer Permeabilität (oder die PVOH-Schicht) auf dem äußeren Umfang der inneren Schicht (PA6-Schicht) gebildet und getrocknet wurde) erhalten wurde, bewertet. Insbesondere ein Beispiel, bei dem keine Anomalien, wie Risse und Delaminierung in der Schicht mit geringer Permeabilität (oder der PVOH-Schicht) gefunden wurden, nachdem das Rohr mit einem Winkel von 90 Grad gebogen wurde, wurden als „gut" (mit einem nicht ausgefüllten Kreis angegeben) bewertet.
  • [Delaminierung]
  • Unter Einschließen von CO2 in einem Schlauch bei einer geringen Temperatur (–35°C oder darunter) wurden Stopfen in den an den entgegengesetzten Enden des Schlauchs gebildeten Öffnungen angeordnet und der Schlauch wurde in einem auf 90°C gehaltenen Ofen stehen gelassen. Nach 24 Stunden wurde der Schlauch aus dem Ofen genommen und die Stopfen in den an den gegenüberliegenden Enden des Schlauchs gebildeten Öffnungen wurden entfernt, so dass das CO2 schnell aus dem Schlauch freigesetzt wurde. Danach wurde der Schlauch in Hälften geschnitten, die wiederum auf die Delaminierung der PA6-Schicht und der PVOH-Schicht überprüft wurden. Ein Beispiel bei dem Delaminierung erfasst wurde, wurde als „nicht annehmbar" bewertet (mit einem Kreuz angegeben). Ein Beispiel bei dem die Delaminierung kaum erfasst wurde aber kein Problem darstellte, wurde als „relativ schlecht, aber annehmbar" bewertet (mit einem Dreieck angegeben). Ein Beispiel, bei dem keine Delaminierung erfasst wurde, wurde als „gut" bewertet (mit einem nicht geschlossenen Kreis angegeben).
  • [Druckwiderstand des Schlauchs (Widerstand gegen Lochbersten)]
  • Der Schlauch wurde in einem Schlauchberst-Prüfgerät befestigt und ein hydraulischer Druck mit einer Anstiegsrate von 160 Mpa pro Minute angelegt, bis der Schlauch zerbarst. Ein Beispiel, bei dem der Berstdruck des Schlauchs in diesem Versuch nicht größer als 40 Mpa war, wurde als „relativ schlecht, aber annehmbar" (mit einem Dreieck angegeben) bewertet. Ein Beispiel, bei dem der Berstdruck größer als 40 Mpa war, wurde als „gut" (mit einem nicht ausgefüllten Kreis angegeben) bewertet. Tabelle 1
    Beispiele Vergleichsbeispiel 1
    1 2 3 4
    CO2-Permeabilität Index 9 9 15 25 100
    Bewertung O O O O x
    Überzugbildung O O O O –
    Rissbildung O O O O –
    Tabelle 2
    Beispiele Vergleichsbeispiel 2
    1 5 6 7 8
    Delaminierung O O O Δ O x
    Druckwiderstand des Schlauchs O O O O Δ O
  • Die obigen Ergebnisse zeigen, dass die gemäß den Beispielen hergestellten Artikel hinsichtlicht der CO2-Permeabilität im Vergleich zu den gemäß dem Vergleichsbeispiel 1 hergestellten Artikel erheblich verringert sind. Die gemäß den Beispielen hergestellten Artikel verhinderten die aus der Ansammlung von CO2-Kühlmittel zwischen der inneren Schicht und der Schicht mit geringer Permeabilität resultierenden Delaminierung. Es wurde experimentell gezeigt, dass ein gemäß den Beispielen durchgeführtes Verfahren effizient einen guten Schlauch gemäß den Beispielen, wie sie oben beschrieben sind, erzeugt.
  • Der Kühlmittel-Förderschlauch gemäß der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt als Schlauch zum Fördern von Kühlmittel, einschließlich Kohlenstoffdioxid (CO2), Chlorfluorkohlenwasserstoffen, FCKW-Ersatzstoffen, Propan und dergleichen, zum Verwenden in einem Klimaanlagenkühler und dergleichen verwendet.
  • Während die Erfindung in Einzelheiten beschrieben wurde, dient die vorhergehende Beschreibung in allen Aspekten lediglich der Veranschaulichung und ist nicht beschränkend. Es wird verstanden, dass zahlreiche andere Modifikationen und Variationen vorgenommen werden können, ohne von dem Anwendungsbereich der Erfindung abzuweichen.

Claims (7)

  1. Kühlmittel-Förderschlauch, umfassend: eine innere hauptsächlich Polyamidharz umfassende Schicht; eine Schicht mit geringer Permeabilität aus Polyvinylalkohol, die auf dem äußeren Umfang der inneren Schicht bereitgestellt wird; und eine auf dem äußeren Umfang der Schicht mit geringer Permeabilität bereitgestellte Gummischicht, wobei die innere Schicht mit einer Vielzahl von Durchgangslöchern gebildet ist, von denen sich jedes in der Richtung der Dicke der inneren Schicht erstreckt.
  2. Kühlmittel-Förderschlauch nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von in der inneren Schicht gebildeten Durchgangslöchern einen mittleren Durchmesser von 10 bis 100 μm aufweist.
  3. Kühlmittel-Förderschlauch nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Schicht mit geringer Permeabilität unter Verwenden von Polyvinylalkohol mit einem Verseifungsgrad von nicht weniger als 90% gebildet ist.
  4. Kühlmittel-Förderschlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Schicht mit geringer Permeabilität eine Dicke zwischen 5 und 100 μm besitzt.
  5. Kühlmittel-Förderschlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Gummischicht unter Verwenden von Butylgummi gebildet ist.
  6. Kühlmittel-Förderschlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Kühlmittel-Förderschlauch ein Schlauch zum Fördern eines Kohlenstoffdioxid-(CO2-)Kühlmittels ist.
  7. Verfahren zum Herstellen des Kühlmittel-Förderschlauchs nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend die Schritte: Extrudieren eines Materials einer inneren Schicht in Form eines Schlauchs zum Bilden eines Schlauchelements; Pressen einer Walze mit Dornen, die auf der Oberfläche derselben befestigt sind, gegen eine äußere Umfangsfläche des Schlauchelements zum Bilden einer Vielzahl von Durchgangslöchern in dem Schlauchelement, von denen sich jedes in der Richtung der Dicke des Schlauchelements erstreckt; und Bilden einer Schicht mit geringer Permeabilität und einer Gummischicht nacheinander auf dem äußeren Umfang des Schlauchelements.
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