DE102012001878A1

DE102012001878A1 - Betriebsstoffleitung mit wenigstens einer Schicht mit Polyoxymethylen

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Publication number: DE102012001878A1
Application number: DE102012001878A
Authority: DE
Inventors: Dr. Hooren Marc van; Wilfried Zülch; Manuela Rether; Patrick Hessberger; Burkhard Wirth
Original assignee: Veritas AG
Current assignee: Veritas AG
Priority date: 2012-02-01
Filing date: 2012-02-01
Publication date: 2013-08-01
Also published as: EP2809723A1; WO2013113555A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Betriebsstoffleitung, insbesondere Kraftstoffleitung für Kraftfahrzeuge sowie eine Anordnung umfassend eine solche Betriebsstoffleitung, ein mit der Betriebsstoffleitung verbundenes Anschlussstück und/oder einen Betriebsstofftank. Um eine Betriebsstoffleitung für Kraftfahrzeuge unter Vermeidung der Nachteile der bekannten Betriebsstoffleitungen aus PA 12 bereit zu stellen, umfasst die erfindungsgemäße Betriebsstoffleitung wenigstens eine Schicht mit Polyoxymethylen. Ferner offenbart die Erfindung eine Anordnung umfassend wenigstens eine erfindungsgemäße Betriebsstoffleitung, wenigstens ein mit der Betriebsstoffleitung verbundenes Anschlussstück und/oder wenigstens einen Betriebsstofftank, in welchem sich die Betriebsstoffleitung zumindest abschnittsweise erstreckt, sowie ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Betriebsstoffleitung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Betriebsstoffleitung, insbesondere Kraftstoffleitung für Kraftfahrzeuge sowie eine Anordnung umfassend eine solche Betriebsstoffleitung, ein mit der Betriebsstoffleitung verbundenes Anschlussstück und/oder einen Betriebsstofftank.
Als Betriebsstoffe für Kraftfahrzeuge werden alle Stoffe bezeichnet, die benötigt werden, um einen Motor in Betrieb zu halten. Zu diesen gehören natürlich an erster Stelle der Kraftstoff, die Schmierstoffe, hauptsächlich Öl und die Kühlmittel. Eine Betriebsstoffleitung ist eine Leitung, die speziell für diese Betriebsstoffe ausgelegt ist. Dazu ist die Leitung vorzugsweise diffusionsdicht im Hinblick auf den in der Leitung geförderten Betriebsstoff ausgelegt.
Stand der Technik bei Leitungen und Anschlussstücken aus Kunststoff für z. B. Tankapplikationen bilden Komponenten aus Polyamid (PA), insbesondere aus PA 12.
In Verbindung mit alkoholhaltigen Kraftstoffen, wie z. B. bei einem „Flex Fuel Vehicle”, einem Fahrzeug, das mit Benzin, den Alkoholen Methanol und Ethanol sowie beliebigen Mischungen dieser drei Kraftstoffe betrieben werden kann, erweist sich der Einsatz von Komponenten aus PA 12 als problematisch, bedingt durch Oligomerauswaschungen und unzureichender Dimensionsstabilität insbesondere bei Intankleitungen. Ferner gibt es aufgrund erhöhter Nachfrage und der Marktentwicklung eine akute Versorgungslücke bei PA 12.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Betriebsstoffleitung für Kraftfahrzeuge unter Vermeidung der Nachteile der bekannten Betriebsstoffleitungen aus PA 12 bereit zu stellen.
Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die Erfindung die Betriebsstoffleitung, insbesondere Kraftstoffleitung für Kraftfahrzeuge, nach Anspruch 1 bereit, wobei die Betriebsstoffleitung wenigstens eine Schicht mit Polyoxymethylen umfasst. Polyoxymethylen (POM) ist auch bekannt als Polyacetal, Polyformaldehyd (bei kurzkettigen Molekülen) oder Polytrioxan. Die besagte Schicht mit Polyoxymethylen besteht vorzugsweise zu mehr als 50 Gewichtsprozent, vorzugsweise zu mehr als 75 Gewichtsprozent, bevorzugt zu 100 Gewichtsprozent aus Polyoxymethylen. Die Schicht kann Modifikationen von Polyoxymethylen und/oder einen Blend aus Polyoxymethylen, insbesondere einen Blend mit Polyurethanelastomeren, enthalten. Gegenstand der Erfindung ist insbesondere eine flexible, oligomerfreie Kraftstoffleitung aus Polyoxymethylen (POM), für den Einsatz bei Tankapplikationen bzw. für Niedertemperaturanwendungen, bestehend aus flexiblen POM-Rohren, die insbesondere in Verbindung mit Anschlussstücken bzw. Schnellkupplungen oder Konnektoren aus POM zum Einsatz kommen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Es kann von Vorteil sein, wenn die wenigstens eine Schicht mit Polyoxymethylen die Innenschicht und/oder die Außenschicht der Betriebsstoffleitung bildet, wobei die Betriebsstoffleitung bevorzugt einschichtig ausgebildet ist. Der Werkstoff Polyoxymethylen zeichnet sich aus durch geringe Kraftstoffdurchlässigkeit und Benzindampfdurchlässigkeit, wobei diese Eigenschaften durch Modifikation und/oder Beaufschlagung mit Zuschlagstoffen weiter verbessert werden können. Durch Verwendung der Schicht mit Polyoxymethylen für die Innenschicht und/oder die Außenschicht kann die Kraftstoffdurchlässigkeit und Benzindampfdurchlässigkeit der Betriebsstoffleitung minimiert werden.
Es kann sich als hilfreich erweisen, wenn das Polyoxymethylen chemisch modifiziert ist, vorzugsweise durch Pfropfung und/oder Copolymerisation. Durch Polymermodifizierung des Polyoxymethylens lassen sich die Eigenschaften der wenigstens einen Schicht mit Polyoxymethylen und letztendlich der Betriebsstoffleitung einstellen und für die jeweilige Anwendung optimieren. Polyoxymethylen ist bekannt aus dem automobilen Tankbau. Es gibt Bauteile in Form von Pumpengehäusen. Aufgrund seiner Werkstoffeigenschaften, insbesondere aufgrund seiner Steifigkeit und unzureichenden Dehnungseigenschaften, wurde Polyoxymethylen bislang nicht zur Herstellung von Betriebsstoffleitungen eingesetzt. Durch Modifizierung können die Werkstoffeigenschaften derart eingestellt werden, dass eine flexible Betriebsstoffleitung für Kraftfahrzeuge aus Polyoxymethylen bzw. aus einem auf Polyoxymethylen basierenden Material herstellbar ist. Die Modifizierung kann durch Blend oder Pfropfung (Copolymerisation) mittels Polyether, Polyetherester, TPE's, insbesondere TPU's erfolgen wobei eine direkte chemische Anbindung an das Matrixpolymer bzw. an die Polymerhauptkette aus Polyoxymethylen vorteilhaft ist gegenüber einer Blendherstellung, weil die Gefahr eines Herauslösens bzw. einer Extraktion aus der Matrix durch einen Betriebs- oder Kraftstoff verringert ist.
Es kann sinnvoll sein, wenn die wenigstens eine Schicht mit Polyoxymethylen ein Polyoxymethylen-Copolymer mit der Struktur -[(CH₂-O)_n-(CH₂-CH₂-O)_m]- aufweist oder zu mehr als 50 Gewichtsprozent, vorzugsweise zu mehr als 75 Gewichtsprozent, bevorzugt zu 100 Gewichtsprozent aus dem Polyoxymethylen-Copolymer besteht, wobei vorzugsweise das Polyoxymethylen-Copolymer mit cyclischen Ethern copolymerisiert ist und/oder die Endgruppen blockiert sind. Vorteilhafte Anwendungen der Betriebsstoffleitung ergeben sich insbesondere durch Schlagzähmodifikation des Polyoxymethylens, was bspw. durch Copolymerisation und/oder Blockieren der Endgruppen erreicht wird. Dadurch zeichnet sich die Betriebsstoffleitung selbst bei Niedrigtemperaturanwendungen durch hervorragende Flexibilität und Kälteschlagzähigkeit bzw. Kerbschlagzähigkeit aus.
Es kann sich als nützlich erweisen, wenn die wenigstens eine Schicht mit Polyoxymethylen wenigstens einen der folgenden Zusatzstoffe umfasst:

– Wenigstens einen Funktionszusatzstoff, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe der Ether, Phenole, Amine, Stickstoffverbindungen und/oder Salze, insbesondere Salze von Carbonsäuren, bevorzugt cyclische Ether, sterisch gehinderte Phenole und/oder sterisch gehinderte Amine und/oder Calciumstearat.
– Wenigstens ein Farbmittel, vorzugsweise Pigmente und/oder Ruß und/oder UV-Absorber.
– Wenigstens einen Füllstoff, vorzugsweise ausgewählt aus Ruß (aktive Typen), Molybdändisulfid, Kreide, Wachs, Öl, Ölkonzentrat, Carbon nanotubes (CNT), Fluorkunststoff und/oder Metallpulver, bevorzugt Silikonölkonzentrat, PVDF, ETFE, FEP, THV, PVF, PVDF, Aluminiumpulver und/oder Bronzepulver.

Durch wenigstens einen der genannten Zusatzstoffe können insbesondere die mechanischen Eigenschaften der wenigstens einen Schicht mit Polyoxymethylen bzw. der Betriebsstoffleitung weiter verbessert und auf die für die jeweilige Anwendung abgestimmt werden. Die Zugabe der Zusatzstoffe hängt u. a. auch vom Schichtaufbau der Betriebsstoffleitung ab. Soweit die Betriebsstoffleitung einschichtig ausgebildet ist, muss die Schicht mit Polyoxymethylen sowohl mechanische (Festigkeit) als auch chemische (Kraftstoffdichtheit) Funktionen übernehmen und entsprechend ausgelegt werden. Durch einen Füllstoff wie Ruß (aktive Typen) und/oder carbon nanotubes (CNT) kann die Betriebsstoffleitung antistatisch bzw. leitfähig ausgeführt werden.
Es kann aber auch vorteilhaft sein, wenn die wenigstens eine Schicht mit Polyoxymethylen wenigstens eine der folgenden Eigenschaften aufweist:

– Die Schicht ist flexibel.
– Die Schicht ist extrudiert.
– Die Schicht weist einen konstanten Innenquerschnitt und/oder Außenquerschnitt auf.
– Die Schicht ist als Glattrohr ausgebildet.
– Der Innendurchmesser liegt im Bereich von 3 bis 20 mm, vorzugsweise im Bereich von 5 bis 15 mm, bevorzugt im Bereich von 8 bis 12 mm.
– Die Wandstärke liegt im Bereich von 0,1 bis 5 mm, vorzugsweise im Bereich von 0,2 bis 2 mm, bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 1,5 mm.
– Die Dichte liegt im Bereich von 1,2 bis 1,5 g/cm³, vorzugsweise im Bereich von 1,3 bis 1,4 g/cm³, bevorzugt im Bereich von 1,3 bis 1,35 g/cm³, insbesondere bei etwa 1,33 g/cm³.
– Die Schicht ist für einen Arbeitstemperaturbereich von 40 bis 100°C, vorzugsweise von 50 bis 90°C, bevorzugt von 60 bis 80°C ausgelegt.
– Die Streckspannung, vorzugsweise die Streckspannung in Extrusionsrichtung, liegt im Bereich von 10 bis 100 N/mm², vorzugsweise im Bereich von 20 bis 50 N/mm², bevorzugt im Bereich von 30 bis 35 N/mm², insbesondere bei etwa 32 N/mm².
– Die Reißdehnung, vorzugsweise die Reißdehnung in Extrusionsrichtung, liegt im Bereich von 50 bis 1000%, vorzugsweise im Bereich von 200 bis 750%, bevorzugt im Bereich von 300 bis 500%, insbesondere bei etwa 400%.
– Der Kristallinitätsgrad in Prozent Massegehalt liegt im Bereich von 60 bis 90%, vorzugsweise im Bereich von 65 bis 85%, bevorzugt im Bereich von 70 bis 80%.
– Der E-Modul (Zug) liegt im Bereich von 100 bis 1000 N/mm², vorzugsweise im Bereich von 400 bis 800 N/mm², bevorzugt im Bereich von 500 bis 750 N/mm², insbesondere bei etwa 680 N/mm².
– Der Berstdruck bei einem (8 × 1) Rohr mit einem Außendurchmesser von 8 mm und einer Wandstärke von 1 mm liegt im Bereich von 50 bis 150 bar, vorzugsweise im Bereich von 80 bis 120 bar, bevorzugt im Bereich von 90 bis 110 bar.
– Die Kraftstoffaufnahme bei Beaufschlagung mit einem alkoholhaltigen Kraftstoff bei einem Volumenanteil des Alkohols im Kraftstoff von mindestens 5%, vorzugsweise mindestens 15%, bevorzugt mindestens 85%, für eine Dauer von mindestens 1000 h, beträgt maximal 3 Gewichtsprozent, vorzugsweise maximal 2,3 Gewichtsprozent, bevorzugt maximal 2 Gewichtsprozent.

Die Betriebsstoffleitung wird vorzugsweise durch chemische Modifizierung des Polyoxymethylens und/oder durch Einsatz geeigneter Zusatzstoffe für einen Arbeitstemperaturbereich von 60 bis 80°C derart ausgelegt, dass auch nach Dauerbeaufschlagung mit einem alkoholhaltigen Kraftstoff bei einem Volumenanteil des Alkohols im Kraftstoff von mindestens 5% für eine Dauer von mindestens 1000 h die vorstehend genannten Eigenschaften vorliegen. Durch einige der vorstehend genannten Merkmale können die mechanischen Eigenschaften der wenigstens einen Schicht mit Polyoxymethylen für den Einsatz in einer Betriebsstoffleitung optimiert werden. Vorzugsweise weist die wenigstens eine Schicht mit Polyoxymethylen wenigstens eine der oben beschriebenen Eigenschaften auch noch nach einer Beaufschlagung mit einem alkoholhaltigen Kraftstoff der obigen Art für wenigstens 3000 h bei einer Temperatur von 60°C auf.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Anordnung zur Leitung und/oder Speicherung von Betriebsstoffen, insbesondere Kraftstoffen in Kraftfahrzeugen, umfassend wenigstens eine Betriebsstoffleitung nach wenigstens einer der vorangehenden Ausführungen und wenigstens ein mit der Betriebsstoffleitung verbundenes Anschlussstück und/oder wenigstens einen Betriebsstofftank, in welchem sich die Betriebsstoffleitung zumindest abschnittsweise erstreckt.
Es kann sich als nützlich erweisen, wenn das Anschlussstück mit der Betriebsstoffleitung monolithisch ausgebildet oder formschlüssig und/oder stoffschlüssig verbunden ist, wobei die Verbindung vorzugsweise eine Steckverbindung und/oder eine Rastverbindung und/oder eine Schweißverbindung ist, wobei das Anschlussstück bevorzugt Polyoxymethylen enthält und mit der wenigstens einen Schicht mit Polyoxymethylen verbunden ist, besonders bevorzugt verschweißt ist, um über die Verbindungsstelle hinweg eine kontinuierliche Innenschicht und/oder Außenschicht mit Polyoxymethylen zu bilden. Dadurch lässt sich eine zusammenhängende Kraftstoffbarriere mit hoher Dichtheit erzeugen. Das Anschlussstück mit/aus Polyoxymethylen kann wenigstens einen der zuvor genannten Zusatzstoffe aufweisen und/oder wenigstens einen Verstärkungsstoff, vorzugsweise Fasern, bevorzugt Glasfasern, wobei der Masseanteil der Verstärkungsstoffe vorzugsweise maximal 30% beträgt.
Von Vorteil kann es aber auch sein, wenn die Betriebsstoffleitung innenseitig und/oder außenseitig mit einem alkoholhaltigen Kraftstoff beaufschlagt ist, wobei der Volumenanteil des Alkohols im Kraftstoff vorzugsweise mindestens 5% beträgt, bevorzugt mindestens 15% beträgt, besonders bevorzugt mindestens 85% beträgt, wobei die Temperatur des Kraftstoffs im Bereich von 40 bis 100°C, vorzugsweise im Bereich von 50 bis 90°C, bevorzugt im Bereich von 60 bis 80°C liegt. Bei den genannten Rahmenbedingungen kommen die Vorteile der erfindungsgemäßen Betriebsstoffleitung bzw. der erfindungsgemäßen Anordnung besonders deutlich zur Geltung. Insbesondere zeigt die erfindungsgemäße Betriebsstoffleitung bei derartigen alkoholhaltigen Kraftstoffen eine hohe Kraftstoffbeständigkeit und -dichtheit sowie eine geringe Quellung. Im Ergebnis wird ein hohes Maß an Dimensionsstabilität und Festigkeit gewährleistet.
Noch ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Betriebsstoffleitung nach wenigstens einer der vorangehenden Ausführungen, umfassend die Schritte:

– Extrudieren einer Schicht mit Polyoxymethylen, vorzugsweise bei einer Verarbeitungstemperatur in einem Bereich von 166 bis 230°C, insbesondere in einem Bereich von 180 bis 190°C, wobei zum Extrudieren bevorzugt ein Pastifizierzylinder mit Axial- oder Wendelnuten und/oder eine Barriereschnecke zum Einsatz kommt; und
– Abkühlen der Schicht mit Polyoxymethylen mit einer Abkühlgeschwindigkeit von maximal 15 K/s, vorzugsweise von maximal 10 K/s, bevorzugt von maximal 5 K/s, besonders bevorzugt von maximal 1 K/s; und/oder
– Thermoformen der Betriebsstoffleitung, vorzugsweise in einem Temperaturbereich von 100 bis 165°C, bevorzugt in einem Temperaturbereich von 120 bis 150°C, wobei die Betriebsstoffleitung besonders bevorzugt mit Dampf oder Heißluft beaufschlagt wird.

Durch geringe Abkühlraten und/oder Wärmenachbehandlung kann der Kristallinitätsgrad des Polyoxymethylens gezielt erhöht werden, was im Ergebnis zu einer erhöhten Zähigkeit bzw. Schlagzähheit führt, und für die bevorzugte Anwendung als Kraftstoffleitung wünschenswert ist. Durch das Thermoformen kann zusätzlich auf die bestimmungsgemäße Geometrie der Betriebsstoffleitung im Ruhezustand Einfluss genommen werden, was u. a. die Montage erleichtert und die mechanische Beanspruchung der Betriebsstoffleitung sowohl bei der Montage als auch im Einbauzustand verringern kann.
Bevorzugte Anwendungen der erfindungsgemäßen Betriebsstoffleitung sind Tankleitungen für Entlüftung oder Intankleitungen bzw. Niedertemperatur-Kraftstoffleitungen.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich durch beliebige Kombinationen der in den Ansprüchen, den Zeichnungen und der Beschreibung offenbarten Merkmale.
Kurze Beschreibung der Figuren
1 zeigt eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Leitung und Speicherung von Kraftstoffen in Kraftfahrzeugen, umfassend eine Betriebsstoffleitung, zwei endseitig mit der Betriebsstoffleitung verbundene Anschlussstücke und einen mit Kraftstoff befüllten Betriebsstofftank, in welchem sich die Betriebsstoffleitung erstreckt.
Detaillierte Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
Das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine flexible Kraftstoffleitung 1 für Kraftfahrzeuge, die eine einzige Schicht aus einem Polyoxymethylen-Copolymer mit der Struktur -[CH₂-O_n-CH₂-CH₂-O_m]- umfasst. Diese Schicht bildet demnach gleichzeitig die Innenschicht und die Außenschicht der Kraftstoffleitung 1 und ist zur Innenseite sowie zur Außenseite der Kraftstoffleitung 1 exponiert. Vorzugsweise ist das Polyoxymethylen-Copolymer mit cyclischen Ethern copolymerisiert und die Endgruppen sind blockiert. Zur Einstellung wenigstens einer der vorstehend genannten Eigenschaften kann die Schicht aus einem Polyoxymethylen-Copolymer wenigstens einen der vorstehend genannten Zusatzstoffe umfassen.
Das bevorzugte erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Betriebsstoffleitung 1 umfasst die Schritte:

– Extrudieren einer Schicht aus Polyoxymethylen-Copolymer mit der Struktur -[CH₂-O_n-CH₂-CH₂-O_m]- bei einer Verarbeitungstemperatur in einem Bereich von 180 bis 190°C, wobei zum Extrudieren ein Pastifizierzylinder mit Axial- oder Wendelnuten und eine Barriereschnecke zum Einsatz kommt; und
– Abkühlen der Schicht mit Polyoxymethylen mit einer Abkühlgeschwindigkeit maximal 5 K/s; und
– Thermoformen der Betriebsstoffleitung 1 in einem Temperaturbereich von 100 bis 150°C, wobei die Betriebsstoffleitung 1 mit Dampf oder Heißluft beaufschlagt wird.

In einer vorteilhaften Ausführung ist die Kraftstoffleitung 1 als Glattrohr ausgebildet und wird im erfindungsgemäßen Verfahren mit einem konstanten Innenquerschnitt und Außenquerschnitt extrudiert. Durch das Thermoformen kann der Kraftstoffleitung 1 dauerhaft die gewünschte räumliche Geometrie vermittelt werden, wobei die Kraftstoffleitung 1 bspw. in wenigstens einer Krümmungsebene, vorzugsweise in zwei, drei oder mehr Krümmungsebenen, gekrümmt wird.
Der Innendurchmesser beträgt bspw. 8 mm bei einer Wandstärke von 1 mm. Die Dichte des eingesetzten Rohstoffs bzw. des Polyoxymethylen-Copolymers liegt bei etwa 1,33 g/cm³. Durch Einsatz geeigneter Zusatzstoffe wird die Kraftstoffleitung 1 vorzugsweise für einen Arbeitstemperaturbereich von 60 bis 80°C derart ausgelegt, dass auch nach Dauerbeaufschlagung mit einem alkoholhaltigen Kraftstoff bei einem Volumenanteil des Alkohols im Kraftstoff von mindestens 5% für eine Dauer von mindestens 168 h die folgenden Anforderungen erfüllt sind:

– Die Streckspannung in Extrusionsrichtung liegt bei etwa 32 N/mm²;
– Die Reißdehnung in Extrusionsrichtung liegt bei mindestens 500%;
– Der Kristallinitätsgrad in Prozent Massegehalt liegt im Bereich von 81 bis 84%;
– Der E-Modul Zug bei etwa 680 N/mm²;
– Der Berstdruck liegt im Bereich von 90 bis 110 bar;
– Die Kraftstoffaufnahme gegenüber dem ursprünglichen Zustand beträgt maximal 2 Gewichtsprozente.

1 zeigt eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Leitung und Speicherung von Kraftstoffen in Kraftfahrzeugen, umfassend eine erfindungsgemäße Kraftstoffleitung 1, zwei mit der Kraftstoffleitung 1 verbundene Anschlussstücke 2 und einen mit Kraftstoff 4 befüllten Kraftstofftank 3, in welchem sich die Kraftstoffleitung 1 erstreckt. Der Volumenanteil des Alkohols im Kraftstoff 4 beträgt mindestens 5% und die Temperatur des Kraftstoffs bewegt sich im Bereich von 60 bis 80°C. Die Anschlussstücke 2 bestehen aus demselben Polyoxymethylen-Copolymer wie die Kraftstoffleitung 1 und sind mit der Kraftstoffleitung 1 verschweißt, um über die Verbindungsstellen hinweg eine kontinuierliche Schicht aus Polyoxymethylen-Copolymer zu bilden. Dazu werden die Enden der Kraftstoffleitung 1 bspw. auf die Schweißkonturen der Anschlussstücke 2 aufgesteckt und mit Wärme beaufschlagt, um die Schweißverbindungen herzustellen. Auch andere Verbindungsarten und -techniken sind vorstellbar. Die dadurch entstandene, kontinuierliche Schicht aus Polyoxymethylen-Copolymer bildet eine nahezu undurchdringliche Kraftstoff-Barriere mit hoher Dichtheit, Formbeständigkeit sowie Schlagzähheit. Die Kraftstoffleitung 1 kann wenigstens eine weitere Schicht aufweisen, die kein Polyoxymethylen enthält, insbesondere wenigstens eine textile Verstärkungsschicht, wenigstens eine Deckschicht und/oder wenigstens eine Sperrschicht, vorzugsweise aus einem Sperrschichtkunststoff wie PVDF, ETFE, FEP, THV, PVF, PVDF.
Die erfindungsgemäße Betriebsstoffleitung 1 bzw. Anordnung ist gegenüber den bekannten Lösungen aus Polyamid 12 vorteilhaft, da sie bei Dauerbeaufschlagung mit alkoholhaltigem Kraftstoff keine Oligomerauswaschungen zulässt, aber dennoch ein günstigeres Permeationsverhalten, eine verbesserte Dimensionsstabilität, eine geringere Volumenquellung und eine im Wesentlichen konstante Flexibilität bzw. Steifigkeit zeigt. Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Betriebsstoffleitung 1 sind die Verfügbarkeit des Polyoxymethylens und der geringere Materialpreis im Vergleich zu PA 12 sowie die Schweißbarkeit der Betriebsstoffleitung 1 mit Anschlussstücken aus demselben Material, so dass sich eine hochdichte Kraftstoffbarriere bewerkstelligen lässt. Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Weitere vorteilhafte Ausführungsbeispiele ergeben sich durch die Kombination verschiedener Merkmale, die in der Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen offenbart sind.

Claims

Betriebsstoffleitung (1), insbesondere Kraftstoffleitung für Kraftfahrzeuge, wobei die Betriebsstoffleitung (1) wenigstens eine Schicht mit Polyoxymethylen umfasst.
Betriebsstoffleitung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Schicht mit Polyoxymethylen die Innenschicht und/oder die Außenschicht der Betriebsstoffleitung (1) bildet, wobei die Betriebsstoffleitung (1) bevorzugt einschichtig ausgebildet ist.
Betriebsstoffleitung (1) nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyoxymethylen chemisch modifiziert ist, vorzugsweise durch Pfropfung und/oder Copolymerisation.
Betriebsstoffleitung (1) nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Schicht mit Polyoxymethylen ein Polyoxymethylen-Copolymer mit der Struktur -[(CH₂-O)_n-(CH₂-CH₂-O)_m]- aufweist oder zu mehr als 50 Gewichtsprozent, vorzugsweise zu mehr als 75 Gewichtsprozent, bevorzugt zu 100 Gewichtsprozent aus dem Polyoxymethylen-Copolymer besteht, wobei vorzugsweise das Polyoxymethylen-Copolymer mit cyclischen Ethern copolymerisiert ist und/oder die Endgruppen blockiert sind.
Betriebsstoffleitung (1) nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Schicht mit Polyoxymethylen wenigstens einen der folgenden Zusatzstoffe umfasst: a. Wenigstens einen Funktionszusatzstoff, vorzugsweise ausgewählt aus den Gruppen der Ether, Phenole, Amine, Stickstoffverbindungen und/oder Salze, insbesondere Salze von Carbonsäuren, bevorzugt cyclische Ether, sterisch gehinderte Phenole und/oder sterisch gehinderte Amine und/oder Calciumstearat. b. Wenigstens ein Farbmittel, vorzugsweise Pigmente und/oder Ruß und/oder UV-Absorber, c. Wenigstens ein Füllstoff, vorzugsweise ausgewählt aus Ruß, Molybdändisulfid, Kreide, Wachs, Öl, Ölkonzentrat, Carbon nanotubes (CNT), Fluorkunststoff und/oder Metallpulver, bevorzugt Silikonölkonzentrat, PVDF, ETFE, FEP, THV, PVF, PVDF, Aluminiumpulver und/oder Bronzepulver.
Betriebsstoffleitung (1) nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Schicht mit Polyoxymethylen wenigstens eine der folgenden Eigenschaften aufweist: a. Die Schicht ist flexibel, b. Die Schicht ist extrudiert. c. Die Schicht weist einen konstanten Innenquerschnitt und/oder Außenquerschnitt auf. d. Die Schicht ist als Glattrohr ausgebildet. e. Der Innendurchmesser liegt im Bereich von 3 bis 20 mm, vorzugsweise im Bereich von 5 bis 15 mm, bevorzugt im Bereich von 8 bis 12 mm. f. Die Wandstärke liegt im Bereich von 0,1 bis 5 mm, vorzugsweise im Bereich von 0,2 bis 2 mm, bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 1,5 mm. g. Die Dichte liegt im Bereich von 1,2 bis 1,5 g/cm³, vorzugsweise im Bereich von 1,3 bis 1,4 g/cm³, bevorzugt im Bereich von 1,3 bis 1,35 g/cm³, insbesondere bei etwa 1,33 g/cm³. h. Die Schicht ist für einen Arbeitstemperaturbereich von 40 bis 100°C, vorzugsweise von 50 bis 90°C, bevorzugt von 60 bis 80°C ausgelegt. i. Die Streckspannung, vorzugsweise die Streckspannung in Extrusionsrichtung, liegt im Bereich von 10 bis 100 N/mm², vorzugsweise im Bereich von 20 bis 50 N/mm², bevorzugt im Bereich von 30 bis 35 N/mm², insbesondere bei etwa 32 N/mm². j. Die Reißdehnung, vorzugsweise die Reißdehnung in Extrusionsrichtung, liegt im Bereich von 50 bis 1000%, vorzugsweise im Bereich von 200 bis 750%, bevorzugt im Bereich von 300 bis 500%, insbesondere bei etwa 400%. k. Der Kristallinitätsgrad in Prozent Massegehalt liegt im Bereich von 60 bis 90%, vorzugsweise im Bereich von 65 bis 85%, bevorzugt im Bereich von 70 bis 80%. l. Der E-Modul (Zug) liegt im Bereich von 100 bis 1000 N/mm², vorzugsweise im Bereich von 400 bis 800 N/mm², bevorzugt im Bereich von 500 bis 750 N/mm², insbesondere bei etwa 680 N/mm². m. Der Berstdruck bei einem (8 × 1) Rohr mit einem Außendurchmesser von 8 mm und einer Wandstärke von 1 mm liegt im Bereich von 50 bis 150 bar, vorzugsweise im Bereich von 80 bis 120 bar, bevorzugt im Bereich von 90 bis 110 bar. n. Die Kraftstoffaufnahme bei Beaufschlagung mit einem alkoholhaltigen Kraftstoff bei einem Volumenanteil des Alkohols im Kraftstoff von mindestens 5%, vorzugsweise mindestens 15%, bevorzugt mindestens 85%, für eine Dauer von mindestens 1000 h, beträgt maximal 3 Gewichtsprozent, vorzugsweise maximal 2,3 Gewichtsprozent, bevorzugt maximal 2 Gewichtsprozent.
Anordnung zur Leitung und/oder Speicherung von Betriebsstoffen, insbesondere Kraftstoffen in Kraftfahrzeugen, umfassend wenigstens eine Betriebsstoffleitung (1) nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche und wenigstens ein mit der Betriebsstoffleitung (1) verbundenes Anschlussstück (2) und/oder wenigstens einen Betriebsstofftank, in welchem sich die Betriebsstoffleitung (1) zumindest abschnittsweise erstreckt.
Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussstück (2) mit der Betriebsstoffleitung (1) monolithisch ausgebildet oder formschlüssig und/oder stoffschlüssig verbunden ist, wobei die Verbindung vorzugsweise eine Steckverbindung und/oder eine Rasterbindung und/oder eine Schweißverbindung ist, wobei das Anschlussstück (2) bevorzugt Polyoxymethylen enthält und mit der wenigstens einen Schicht mit Polyoxymethylen verbunden ist, besonders bevorzugt verschweißt ist, um über die Verbindungsstelle hinweg eine kontinuierliche Innenschicht und/oder Außenschicht mit Polyoxymethylen zu bilden.
Anordnung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsstoffleitung (1) innenseitig und/oder außenseitig mit einem alkoholhaltigen Kraftstoff beaufschlagt ist, wobei der Volumenanteil des Alkohols im Kraftstoff vorzugsweise mindestens 5% beträgt, bevorzugt mindestens 15% beträgt, besonders bevorzugt mindestens 85% beträgt, wobei die Temperatur des Kraftstoffs im Bereich von 40 bis 100°C, vorzugsweise im Bereich von 50 bis 90°C, bevorzugt im Bereich von 60 bis 80°C liegt.
Verfahren zur Herstellung einer Betriebsstoffleitung (1) nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend die Schritte: a. Extrudieren einer Schicht mit Polyoxymethylen, vorzugsweise bei einer Verarbeitungstemperatur in einem Bereich von 166 bis 230°C, insbesondere in einem Bereich von 180 bis 190°C, wobei zum Extrudieren bevorzugt ein Pastifizierzylinder mit Axial- oder Wendelnuten und/oder eine Barriereschnecke zum Einsatz kommt; und b. Abkühlen der Schicht mit Polyoxymethylen mit einer Abkühlgeschwindigkeit von maximal 15 K/s, vorzugsweise von maximal 10 K/s, bevorzugt von maximal 5 K/s, besonders bevorzugt von maximal 1 K/s; und/oder c. Thermoformen der Betriebsstoffleitung (1), vorzugsweise in einem Temperaturbereich von 100 bis 165°C, bevorzugt in einem Temperaturbereich von 120 bis 150°C, wobei die Betriebsstoffleitung (1) besonders bevorzugt mit Dampf oder Heißluft beaufschlagt wird.