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HINTERGRUND
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kraftstoffschlauch und insbesondere einen Schlauch zum Fördern eines Kraftfahrzeugkraftstoffs, wie z. B. Benzin, eines Gemischs aus Benzin und Alkohol oder Dieselkraftstoff.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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Als Ergebnis einer Verwendung direkteinspritzender Motoren und einer Verkleinerung von Motoren besteht ein Bedarf für ein präzises Einspritzen eines Kraftstoffs. Ein präzises Einspritzen nur auf der Basis einer elektronischen Steuerung eines Injektors hat jedoch eine Grenze erreicht und es besteht ein Bedarf für ein einheitliches Fördern des Kraftstoffs, d. h., für eine Verminderung eines Pulsierens während des Förderns des Kraftstoffs.
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Bei den Leitungen, die für ein Kraftstoffzuführungssystem eines Kraftfahrzeugs verwendet werden, bildet ein Kraftstoffschlauch einen Durchgang zum Zuführen eines Kraftstoffs, der von einer Kraftstoffpumpe gepumpt wird, und der Kraftstoffschlauch ist mit einer Kraftstoffabgabeleitung verbunden. In einer solchen Leitung wird der Kraftstoff durch Beaufschlagen des Kraftstoffs in dem Schlauch mit Druck mit der Pumpe, so dass ein voreingestellter konstanter Druck vorliegt, gefördert. In einem System, bei dem der Kraftstoff in aufgeteilten Portionen dem Motor mit einer Mehrzahl von Kraftstoffabgabevorrichtungen zugeführt wird, besteht das Risiko, dass das Pulsieren (eine sogenannte Kraftstoffdruckschwankung) durch eine Kraftstoffabgabevorrichtung in der Leitung erzeugt werden kann, was einen Überschuss oder einen Mangel an Druck des Kraftstoffs in einer anderen Kraftstoffabgabevorrichtung verursacht, was zu einem Fehler bei der Menge des Kraftstoffs, die eingespritzt werden soll, in Bezug auf eine gewünschte Menge führt. Demgemäß besteht ein Bedarf für einen Kraftstoffschlauch, der so ausgebildet ist, dass das Pulsieren in der Leitung vermindert wird. In diesem Zusammenhang ist es denkbar, einen bisher verwendeten Kraftstoffschlauch zu verwenden, wie z. B. einen Schlauch, der aus einem Harz bzw. Kunststoff hergestellt ist, einen Schlauch, der aus einem Kautschuk hergestellt ist, oder einen laminierten Schlauch aus einem Harz bzw. Kunststoff und einem Kautschuk (vgl. z. B. die
japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer Hei 5-44874 ), jedoch weisen diese Schläuche die folgenden Probleme auf.
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D. h., der Schlauch, der aus einem Harz bzw. Kunststoff hergestellt ist, weist einen Effekt einer geringen Kraftstoffdurchlässigkeit (Kraftstoffbarriereeigenschaft) auf, jedoch weist er aufgrund seiner hohen Steifigkeit eine schlechte Flexibilität auf, was zu einem schlechten pulsierungsvermindernden Effekt führt. Darüber hinaus stellt der aus Kautschuk hergestellte Schlauch einen pulsierungsvermindernden Effekt bereit, wobei er jedoch das Problem aufweist, das er in Bezug auf eine geringe Kraftstoffdurchlässigkeit (Kraftstoffbarriereeigenschaft) weniger zufriedenstellend ist. Ferner ist es bei dem laminierten Schlauch, der eine Kautschukschicht und eine Harz- bzw. Kunststoffschicht, die als Innenschicht dient, umfasst, schwierig, sowohl die geringe Kraftstoffdurchlässigkeit (Kraftstoffbarriereeigenschaft) als auch die pulsierungsvermindernde Eigenschaft zu erreichen, während die Zwischenschichthaftung beibehalten wird.
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Daher umfasste bisher ein Ansatz zur Verminderung der Pulsierung z. B. die Verwendung eines Kraftstoffschlauchs, wie er vorstehend beschrieben worden ist, in einer Kombination mit einem Dämpfungsteil, wie z. B. einem Pulsierungsdämpfer (P/D), oder ein Erhöhen der Gesamtlänge des Kraftstoffschlauchs.
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Das Dämpfungsteil, wie z. B. der Pulsierungsdämpfer (P/D), ist jedoch teuer und die Zunahme der Gesamtlänge des Kraftstoffschlauchs erhöht die Kosten. Ferner ist ein solcher Ansatz nicht mit einem Bedarf für einen kleineren Motorraum kompatibel. Demgemäß besteht ein Bedarf für ein neues Verfahren, das diese Probleme löst. Darüber hinaus besteht bei einem Kraftstoffschlauch für ein Kraftfahrzeug auch ein Bedarf für ein Leistungsvermögen wie z. B. eine Calciumchloridbeständigkeit (eine Beständigkeit gegen ein Schneeschmelzmittel).
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es wird ein Kraftstoffschlauch bereitgestellt, der eine hervorragende Calciumchloridbeständigkeit aufweist, der sowohl eine geringe Kraftstoffdurchlässigkeit (Kraftstoffbarriereeigenschaft) als auch eine pulsierungsvermindernde Eigenschaft aufweist und der auch eine hervorragende Zwischenschichthaftung aufweist.
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Gemäß einer Ausführungsform wird ein Kraftstoffschlauch bereitgestellt, umfassend: eine röhrenförmige Innenschicht, die aus einer Komponente (A) ausgebildet ist, eine aus einer Komponente (B) ausgebildete Zwischenschicht, die in Kontakt mit einer Außenumfangsfläche der Innenschicht angeordnet ist, und eine aus einer Komponente (C) ausgebildete Außenschicht, die in Kontakt mit einer Außenumfangsfläche der Zwischenschicht angeordnet ist, wobei die Schichten miteinander verbunden sind, wobei die Komponente (A) mindestens eine ist, die aus der Gruppe, bestehend aus Polyamid 9T, einem Ethylen-Vinylalkohol-Copolymerharz, einem säuremodifizierten Ethylen-Tetrafluorethylen-Copolymer und einem säuremodifizierten Polyethylen, ausgewählt ist, wobei die Komponente (B) ein Polyamid-Terpolymer ist, in dem die folgenden Komponenten (b1), (b2) und (b3) copolymerisiert sind: (b1) Polyamid 6, (b2) mindestens eines, ausgewählt aus Polyamid 66 und Polyamid 610, und (b3) Polyamid 12, und wobei die Komponente (C) ein aliphatisches Polyamidharz ist, wobei das aliphatische Polyamidharz keines von Polyamid 6 und Polyamid 66 enthält.
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Zum Lösen der Probleme, welche die geringe Kraftstoffdurchlässigkeit, die Calciumchloridbeständigkeit und dergleichen betreffen, wobei der Fokus auf den Schichtaufbau des Kraftstoffschlauchs gelegt wurde, haben die Erfinder einen Aufbau in Betracht gezogen, der die Innenschicht, die aus dem spezifischen Harz (A) ausgebildet ist, das bezüglich einer geringen Kraftstoffdurchlässigkeit hervorragend ist, wie z. B. Polyamid 9T, und die Außenschicht umfasst, die aus dem vorgegebenen aliphatischen Polyamidharz (C) ausgebildet ist, das eine hervorragende Calciumchloridbeständigkeit aufweist. Wenn darüber hinaus die Zwischenschicht angeordnet wird, die eine hervorragende Zwischenschichthaftung an jeder der Innenschicht und der Außenschicht aufweist, so dass aufgrund der Zwischenschicht eine pulsierungsvermindernde Eigenschaft erhalten wird, kann als Ergebnis das gewünschte Ziel durch die Verwendung des spezifischen Polyamid-Terpolymers (B) als Material für die Zwischenschicht erreicht werden.
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In dem spezifischen Polyamid-Terpolymer (B), das als Material für die Zwischenschicht dient, trägt das Polyamid 6 (Komponente b1) vorwiegend zu dem Haftvermögen an der Innenschicht bei und das Polyamid 12 (Komponente b3) trägt vorwiegend zu der Calciumchloridbeständigkeit und der Haftung an der Außenschicht bei. Darüber hinaus hat das Polyamid 66 oder dergleichen (Komponente b2) eine Wirkung des Aufbrechens der Kristallstrukturen der Komponente b1 und der Komponente b3 und trägt folglich zu der pulsierungsvermindernden Eigenschaft bei. Folglich kann die Zwischenschicht in einer haftmittelfreien Weise fest an jede der Innenschicht, die aus dem spezifischen Harz (A) ausgebildet ist, und der Außenschicht, die aus dem alphatischen Polyamidharz (C) ausgebildet ist, gebunden werden und darüber hinaus kann eine gewünschte pulsierungsvermindernde Eigenschaft erhalten werden.
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Der Kraftstoffschlauch gemäß der einen Ausführungsform umfasst die Innenschicht, die aus dem spezifischen Harz (A) ausgebildet ist, wie z. B. Polyamid 9T, die aus dem spezifischen Polyamid-Terpolymer (B) ausgebildete Zwischenschicht, die in Kontakt mit der Außenumfangsfläche der Innenschicht angeordnet ist, und die aus dem vorgegebenen aliphatischen Polyamidharz (C) ausgebildete Außenschicht, die in Kontakt mit der Außenumfangsfläche der Zwischenschicht angeordnet ist. Demgemäß weist der Kraftstoffschlauch gemäß der einen Ausführungsform eine hervorragende Calciumchloridbeständigkeit auf, kann sowohl eine geringe Kraftstoffdurchlässigkeit (Kraftstoffbarriereeigenschaft) als auch eine pulsierungsvermindernde Eigenschaft erreichen, und er weist trotz des haftmittelfreien Aufbaus der Schichten aufgrund der Zwischenschicht eine hervorragende Zwischenschichthaftung zwischen den Schichten auf.
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Insbesondere wenn in dem Polyamid-Terpolymer (B), das als das Material für die Zwischenschicht dient, der Gehalt von Polyamid 6 (Komponente b1) von 60 Gew.-% bis 90 Gew.-% beträgt, der Gehalt von Polyamid 66 oder dergleichen (Komponente b2) von 5 Gew.-% bis 20 Gew.-% beträgt und der Gehalt von Polyamid 12 (Komponente b3) von 5 Gew.-% bis 20 Gew.-% beträgt, weist der Kraftstoffschlauch eine zufriedenstellendere Zwischenschichthaftung und pulsierungsvermindernde Eigenschaft auf.
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Wenn darüber hinaus das aliphatische Polyamidharz (C), das als Material für die Außenschicht dient, ein Harz wie z. B. ein Polyamid 12, Polyamid 11, Polyamid 1012, Polyamid 1010, Polyamid 612 oder Polyamid 610 ist, weist der Kraftstoffschlauch eine zufriedenstellendere Calciumchloridbeständigkeit und dergleichen auf.
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Wenn darüber hinaus die Komponente b2 in dem Polyamid-Terpolymer (B), das als Material für die Zwischenschicht dient, nur Polyamid 66 ist, weist der Kraftstoffschlauch eine zufriedenstellendere pulsierungsvermindernde Eigenschaft und dergleichen auf. Darüber hinaus wird der Kraftstoffschlauch, wenn die Komponente (A) Polyamid 9T ist, hinsichtlich der Flexibilität und der Kraftstoffbarriereeigenschaft zufriedenstellender. Darüber hinaus wird der Kraftstoffschlauch, wenn die Komponente (C) Polyamid 12 umfasst, hinsichtlich der Calciumchloridbeständigkeit, der Zwischenschichthaftung und dergleichen zufriedenstellender.
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Demgemäß wird der Kraftstoffschlauch, wenn die Komponente (A) Polyamid 9T ist und die Komponente (b2) Polyamid 66 umfasst, wenn die Komponente (A) Polyamid 9T ist und die Komponente (C) Polyamid 12 umfasst oder wenn die Komponente (b2) Polyamid 66 umfasst und die Komponente (C) Polyamid 12 umfasst, hinsichtlich der erforderlichen Eigenschaften zufriedenstellender. Ferner wird der Kraftstoffschlauch, wenn die Komponente (A) Polyamid 9T ist, die Komponente (b2) Polyamid 66 umfasst und die Komponente (C) Polyamid 12 umfasst, hinsichtlich der erforderlichen Eigenschaften noch zufriedenstellender.
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Darüber hinaus wird der Kraftstoffschlauch, wenn die Dicke der Innenschicht von 0,05 mm bis 0,4 mm beträgt, die Dicke der Zwischenschicht von 0,2 mm bis 0,8 mm beträgt und die Dicke der Außenschicht von 0,1 mm bis 0,5 mm beträgt, hinsichtlich der erforderlichen Eigenschaften zufriedenstellend. Ferner wird der Kraftstoffschlauch, wenn die Dicke der Innenschicht von 0,05 mm bis 0,3 mm beträgt, die Dicke der Zwischenschicht von 0,3 mm bis 0,7 mm beträgt und die Dicke der Außenschicht von 0,2 mm bis 0,4 mm beträgt, hinsichtlich der erforderlichen Eigenschaften zufriedenstellender.
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Darüber hinaus wird der Kraftstoffschlauch, wenn der Kraftstoffschlauch einen Innendurchmesser von 1 mm bis 40 mm aufweist und einen Außendurchmesser von 2 mm bis 43 mm aufweist, hinsichtlich der erforderlichen Eigenschaften zufriedenstellend. Ferner wird der Kraftstoffschlauch, wenn der Kraftstoffschlauch einen Innendurchmesser von 2 mm bis 36 mm aufweist und einen Außendurchmesser von 3 mm bis 40 mm aufweist, hinsichtlich der erforderlichen Eigenschaften zufriedenstellender.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine schematische Ansicht zur Veranschaulichung eines Beispiels eines Kraftstoffschlauchs.
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2 ist eine schematische Ansicht zur Veranschaulichung einer Testvorrichtung zum Bewerten einer pulsierungsvermindernden Eigenschaft.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BESTIMMTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Als nächstes wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Ausführungsform beschränkt.
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Ein Kraftstoffschlauch weist z. B. einen Aufbau auf, bei dem, wie es in der 1 gezeigt ist, eine Zwischenschicht 2 auf der Außenumfangsfläche einer röhrenförmigen Innenschicht 1, in der ein Kraftstoff strömen kann, laminiert und ausgebildet ist, und ferner eine Außenschicht 3 auf der Außenumfangsfläche der Zwischenschicht 2 laminiert und ausgebildet ist. Ferner ist die Innenschicht 1 aus der folgenden Komponente (A) ausgebildet, die Zwischenschicht 2 ist aus der folgenden Komponente (B) ausgebildet und die Außenschicht 3 ist aus der folgenden Komponente (C) ausgebildet. Ferner sind die Schichten in einer haftmittelfreien Weise miteiander verbunden. Es sollte beachtet werden, dass der Ausdruck „ausgebildet aus” bedeutet, dass die Schichten im Wesentlichen aus den folgenden Harzen ausgebildet sind und bedeutet nicht, dass das Einbeziehen eines Materials, das von den Harzen verschieden ist und das die vorliegende Erfindung nicht beeinträchtigt, ausgeschlossen ist:
- (A) Mindestens eines, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polyamid 9T, einem Ethylen-Vinylalkohol-Copolymerharz, einem säuremodifizierten Ethylen-Tetrafluorethylen-Copolymer und einem säuremodifizierten Polyethylen,
- (B) ein Polyamid-Terpolymer, in dem die folgenden Komponenten (b1), (b2) und (b3) copolymerisiert sind:
(b1) Polyamid 6,
(b2) mindestens eines, ausgewählt aus Polyamid 66 und Polyamid 610, und
(b3) Polyamid 12,
- (C) ein aliphatisches Polyamidharz, mit der Maßgabe, dass Polyamid 6 und Polyamid 66 aus einem Material für die Außenschicht 3 aufgrund ihrer schlechten Calciumchloridbeständigkeit ausgeschlossen sind.
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Wie es vorstehend beschrieben worden ist, können als Material für die Innenschicht 1 das Polyamid 9T (PA9T), das Ethylen-Vinylalkohol-Copolymerharz (EVOH), das säuremodifizierte Ethylen-Tetrafluorethylen-Copolymer (säuremodifiziertes ETFE) und das säuremodifizierte Polyethylen (säuremodifiziertes PE) jeweils allein verwendet werden oder zwei oder mehr Arten davon können in einer Kombination verwendet werden. Von diesen wird im Hinblick auf eine Flexibilität und eine Kraftstoffbarriereeigenschaft vorzugsweise PA9T verwendet. Dabei ist das säuremodifizierte ETFE oder das säuremodifizierte PE ETFE oder PE, das mit einer Säure, wie z. B. einer Carbonsäure, Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid, Citraconsäure oder Citraconsäureanhydrid, modifiziert ist.
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Darüber hinaus wird, wie es vorstehend beschrieben worden ist, als Material für die Zwischenschicht 2 das Polyamid-Terpolymer, in dem Polyamid 6 (Komponente b1), mindestens eines, ausgewählt aus Polyamid 66 und Polyamid 610 (Komponente b2), und Polyamid 12 (Komponente b3) copolymerisiert sind, verwendet.
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Insbesondere wenn in dem Polyamid-Terpolymer der Gehalt von Polyamid 6 (Komponente b1) von 60 Gew.-% bis 90 Gew.-% beträgt, der Gehalt von Polyamid 66 oder dergleichen (Komponente b2) von 5 Gew.-% bis 20 Gew.-% beträgt und der Gehalt von Polyamid 12 (Komponente b3) von 5 Gew.-% bis 20 Gew.-% beträgt, weist der Kraftstoffschlauch eine bessere Zwischenschichthaftung und pulsierungsvermindernde Eigenschaft auf.
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Wenn darüber hinaus die Komponente b2 in dem Polyamid-Terpolymer nur Polyamid 66 ist, weist der Kraftstoffschlauch eine bessere pulsierungsvermindernde Eigenschaft und dergleichen auf.
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Das Polyamid 6 (Komponente b1) in dem Polyamid-Terpolymer bezieht sich auf einen Abschnitt des Copolymers, bei dem ε-Caprolactam als dessen Material verwendet worden ist. Darüber hinaus bezieht sich das Polyamid 66 (Komponente b2) in dem Polyamid-Terpolymer auf einen Abschnitt des Copolymers, bei dem Hexamethylenammoniumadipat als dessen Material verwendet worden ist, und das Polyamid 610 (Komponente b2) in dem Polyamid-Terpolymer bezieht sich auf einen Abschnitt des Copolymers, bei dem Hexamethylendiamin und Sebacinsäure als dessen Materialien verwendet worden sind. Darüber hinaus bezieht sich das Polyamid 12 (Komponente b3) in dem Polyamid-Terpolymer auf einen Abschnitt des Copolymers, bei dem ω-Laurolactam als dessen Material verwendet worden ist. Darüber hinaus entspricht das Gewichtsverhältnis dieser Materialien, die bei der Herstellung des Polyamid-Terpolymers verwendet werden, auf das Gewichtsverhältnis der Komponenten b1 bis b3 in dem Polyamid-Terpolymer.
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Nachstehend wird ein Beispiel eines Verfahrens zur Herstelllung des Polyamid-Terpolymers beschrieben. D. h., als erstes wird ein Polymerisationsbehälter eines Autoklaven mit den jeweiligen Materialien für die Komponenten b1 bis b3 in einem vorgegebenen Verhältnis beschickt und mit Stickstoff gespült. Danach wird die Temperatur des Autoklaven auf etwa 180°C erhöht und während der Inhalt in dem Polymerisationsbehälter gerührt wird und der Druck in dem Polymerisationsbehälter erhöht wird, wird die Temperatur weiter auf etwa 240°C erhöht. Dann wird nach etwa 2 Stunden bei dieser Temperatur der Druck in dem Polymerisationsbehälter auf Normaldruck zurückgeführt und Stickstoff wird erneut in den Polymerisationsbehälter eingebracht. Unter dem Stickstoffstrom wird eine Polymerisationsreaktion für etwa 1 Stunde durchgeführt und dann wird eine Polymerisation unter vermindertem Druck für etwa 2 Stunden durchgeführt. Anschließend wird Stickstoff erneut in den Polymerisationsbehälter eingebracht, so dass der Druck auf Normaldruck zurückgeführt wird, und dann wird der Rührer ausgeschaltet. Ein als Strang entnommenes Produkt wird granuliert und dann werden nicht umgesetzte Monomere in dem Granulat durch Extraktion mit siedendem Wasser entfernt, worauf getrocknet wird. Auf diese Weise kann ein Granulat des gewünschten Polyamid-Terpolymers (Material für die Zwischenschicht 2) erhalten werden.
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Ferner wird, wie es vorstehend beschrieben worden ist, ein aliphatisches Polyamidharz, das von Polyamid 6 und Polyamid 66 verschieden ist, als aliphatisches Polyamidharz (C) verwendet, das als Material für die Außenschicht 3 dient. Insbesondere wird im Hinblick auf die Calciumchloridbeständigkeit oder dergleichen Polyamid 12 (PA12), Polyamid 11 (PA11), Polyamid 1012 (PA1012), Polyamid 1010 (PA1010), Polyamid 612 (PA612) oder Polyamid 610 (PA610) bevorzugt verwendet und Polyamid 12 (PA12) wird mehr bevorzugt verwendet. Darüber hinaus können diese aliphatischen Polyamidharze allein verwendet werden oder zwei oder mehr Arten davon können in einer Kombination verwendet werden.
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Es sollte beachtet werden, dass die als die Komponenten (A) bis (C) beschriebenen Harze als die Materialien für die Innenschicht 1, die Zwischenschicht 2 und die Außenschicht 3 in dem Kraftstoffschlauch verwendet werden und dass zusätzlich zu den Harzen die Schichten gegebenenfalls z. B. die folgenden Materialien enthalten können: Pigmente, wie z. B. Ruß und Titanoxid, Füllstoffe, wie z. B. Calciumcarbonat, Weichmacher, wie z. B. Fettsäureester, Mineralöl und Butylbenzolsulfonamid, Antioxidationsmittel, wie z. B. Antioxidationsmittel auf der Basis eines gehinderten Phenols und einen Wärmestabilisator auf Phosphorbasis, Antiwärmealterungsmittel, Schlagzähmodifiziermittel, wie z. B. ein α-Polyolefin, UV-Schutzmittel, Antistatikmittel, Verstärkungsmittel, wie z. B. organische Fasern, Glasfasern, Kohlefasern und Metallfäden bzw. Metallfadenkristalle („metal whiskers”), und Flammschutzmittel.
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Der Kraftstoffschlauch, der in der 1 gezeigt ist, kann z. B. in der nachstehend beschriebenen Weise hergestellt werden. D. h., das Material für die Innenschicht 1, das Material für die Zwischenschicht 2 und das Material für die Außenschicht 3, die vorstehend beschrieben worden sind, werden jeweils hergestellt bzw. bereitgestellt. Die Materialien für die Schichten werden z. B. einem Coextrusionsformen unter Verwendung einer Extrusionsformmaschine (Mehrschichtextrusionsformmaschine, die von Research Laboratory of Plastics Technology Co., Ltd. hergestellt wird) unterzogen und der coextrudierte geschmolzene Schlauch wird durch ein Kalibrierwerkzeug geführt. Folglich kann ein Kraftstoffschlauch mit einer Dreischichtstruktur hergestellt werden, bei der die Zwischenschicht 2 auf der Außenumfangsfläche der Innenschicht 1 ausgebildet ist und ferner die Außenschicht 3 auf der Außenumfangsfläche der Zwischenschicht 2 ausgebildet ist. Wenn das Schmelzextrusionsformen (Coextrusionsformen) in der vorstehend beschriebenen Weise durchgeführt wird, werden die Schichten zufriedenstellend miteinander verbunden.
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Es sollte beachtet werden, dass dann, wenn der Schlauch so ausgebildet wird, dass er eine Galgenform aufweist, ein balgenförmiger Schlauch mit vorgegebenen Abmessungen durch Führen des coextrudierten geschmolzenen Schlauchs durch eine Wellungsformmaschine („corrugated molding machine”) hergestellt werden kann.
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Bei dem Kraftstoffschlauch der vorliegenden Erfindung beträgt die Dicke der Innenschicht 1 vorzugsweise von 0,05 mm bis 0,4 mm, besonders bevorzugt von 0,05 mm bis 0,3 mm. Die Dicke der Zwischenschicht 2 beträgt vorzugsweise von 0,2 mm bis 0,8 mm, besonders bevorzugt von 0,3 mm bis 0,7 mm. Die Dicke der Außenschicht beträgt vorzugsweise von 0,1 mm bis 0,5 mm, besonders bevorzugt von 0,2 mm bis 0,4 mm.
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Darüber hinaus weist der Kraftstoffschlauch im Allgemeinen einen Innendurchmesser von 1 mm bis 40 mm, vorzugsweise von 2 mm bis 36 mm, und im Allgemeinen einen Außendurchmesser von 2 mm bis 43 mm, vorzugsweise von 3 mm bis 40 mm auf.
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Es sollte beachtet werden, dass der Kraftstoffschlauch zusätzlich zu der Struktur, die in der 1 gezeigt ist, eine innerste Schicht aufweisen kann, die auf der Innenumfangsfläche der Innenschicht 1 ausgebildet ist, solange die Effekte der vorliegenden Erfindung nicht beeinträchtigt werden.
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Der Kraftstoffschlauch kann für ein Kraftstoffeinspritzssystem verwendet werden. Darüber hinaus wird der Kraftstoffschlauch zweckmäßig als Schlauch zum Fördern eines Kraftfahrzeugkraftstoffs, wie z. B. Benzin, eines Gemischs aus Alkohol und Benzin, Dieselkraftstoff, Druckerdgas (CNG) oder Flüssiggas (LPG) verwendet. Dessen Verwendung ist jedoch nicht darauf beschränkt und der Kraftstoffschlauch kann auch als Schlauch zum Fördern eines Kraftstoffs für ein Brennstoffzellenautomobil, wie z. B. Methanol, Wasserstoff oder Dimethylether (DME), verwendet werden.
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BEISPIELE
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Als nächstes werden Beispiele der vorliegenden Erfindung zusammen mit Vergleichsbeispielen beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt.
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Als erstes wurden vor den Beispielen und Vergleichsbeispielen die folgenden Materialien als Materialien für Innenschichten bereitgestellt.
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[PA9T]
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- Polyamid 9T (von Kuraray Co., Ltd. hergestellt, GENESTAR N1001D)
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[Säuremodifiziertes ETFE]
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- Säuremodifiziertes Ethylen-Tetrafluorethylen-Copolymer (von Asahi Glass Co., Ltd. hergestellt, AH2000)
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Darüber hinaus wurden die folgenden Materialien als Materialien für Außenschichten bereitgestellt.
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[PA12]
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- Polyamid 12 (von Ube Industries, Ltd. hergestellt, 3030JI26L)
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[PA6]
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- Polyamid 6 (von Toray Industries, Inc. hergestellt, AMILAN CM1017)
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Darüber hinaus wurden als Materialien für Zwischenschichten Materialien (B1 bis B6) hergestellt, die gemäß den nachstehend beschriebenen Herstellungsverfahren erhalten worden sind.
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[Herstellung von Materialien (B1 bis B5) für Zwischenschichten]
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Ein Polymerisationsbehälter eines Autoklaven wurde mit ε-Caprolactam, das als Polyamid 6-Komponente (Komponente b1) dient, einer 50%igen wässrigen Lösung von Hexamethylenammoniumadipat, das als Polyamid 66-Komponente (Komponente b2) dient, und ω-Laurolactam, das als Polyamid 12-Komponente (Komponente b3) dient, in einem Verhältnis beschickt, das in der nachstehenden Tabelle 1 gezeigt ist, und mit Stickstoff gespült. Danach wurde die Temperatur des Autoklaven auf 180°C erhöht. Anschließend wurde, während der Inhalt in dem Polymerisationsbehälter gerührt wurde und der Druck in dem Polymerisationsbehälter auf 1,72 MPa eingestellt wurde, die Temperatur des Autoklaven auf 240°C erhöht. Dann wurde 2 Stunden nachdem die Temperatur 240°C erreicht hatte, der Druck in dem Polymerisationsbehälter während etwa 2 Stunden auf Normaldruck zurückgeführt. Danach wurde erneut Stickstoff in den Polymerisationsbehälter eingebracht und unter dem Stickstoffstrom wurde eine Polymerisationsreaktion für 1 Stunde durchgeführt, worauf eine Polymerisation bei einem verminderten Druck von 86,7 kPa (650 Torr) für 2 Stunden durchgeführt wurde. Anschließend wurde erneut Stickstoff in den Polymerisationsbehälter eingebracht, so dass der Druck auf Normaldruck zurückgeführt wurde und dann wurde der Rührer ausgeschaltet. Ein als Strang entnommenes Produkt wurde granuliert. Dann wurden nicht umgesetzte Monomere in dem Granulat durch Extraktion mit siedendem Wasser entfernt, worauf getrocknet wurde. Auf diese Weise wurde ein Granulat von Polyamid-Terpolymeren erhalten, in denen die Komponenten b1 bis b3 in Gewichtsverhältnissen copolymerisiert worden sind, die in der nachstehenden Tabelle 1 gezeigt sind (Materialien B1 bis B5 für Zwischenschichten).
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[Beispiele 1 bis 8 und Vergleichsbeispiele 1 und 2]
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Auf der Basis jeder Kombination, wie sie in der nachstehenden Tabelle 2 und der nachstehenden Tabelle 3 gezeigt ist, wurden die Materialien für die Schichten einem Schmelzextrusionsformen (Coextrusionsformen) zu einer Schlauchform unter Verwendung einer Extrusionsformmaschine (Mehrschichtextrusionsformmaschine, die von Research Laboratory of Plastics Technology Co., Ltd. hergestellt wird) unterzogen, so dass ein laminierter Schlauch (Kraftstoffschlauch) mit einem Innendurchmesser von 12 mm hergestellt wurde. Es sollte beachtet werden, dass die Dicke der Innenschicht auf 0,2 mm eingestellt wurde, die Dicke der Zwischenschicht auf 0,5 mm eingestellt wurde und die Dicke der Außenschicht auf 0,3 mm eingestellt wurde. Darüber hinaus wurde für das Vergleichsbeispiel 2 ein Kraftstoffschlauch mit einer Zweischichtstruktur erzeugt, die aus der Innenschicht und der Außenschicht ausgebildet war, ohne die Zwischenschicht zu bilden, und für jedes der anderen Beispiele und des anderen Vergleichsbeispiels wurde ein Kraftstoffschlauch mit einer Dreischichtstruktur erzeugt.
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Jeder der Kraftstoffschläuche der Beispiele und Vergleichsbeispiele, die so erhalten worden sind, wurde bezüglich dessen Eigenschaften gemäß den folgenden Kriterien bewertet. Die Ergebnisse sind zusammen nachstehend in der Tabelle 2 und der Tabelle 3 gezeigt.
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[Kraftstoffbarriereeigenschaft (geringe Kraftstoffdurchlässigkeit)]
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Ein simuliertes Benzin mit zugesetztem Alkohol, dem Toluol, Isooktan und Ethanol in einem Verhältnis von 40:40:20 (Volumenverhältnis) zugemischt worden sind, wurde als Benzin für einen Bewertungstest hergestellt. Dann wurde eine Vorrichtung zur Messung der Permeationsrate bei konstantem Druck für Schläuche (von GTR Tec Corporation hergestellt, GTR-TUBE3-TG) zum Messen des Permeationskoeffizienten des Benzins, das in jeden der Kraftstoffschläuche gefüllt worden ist, für einen Bewertungstest bei 40°C für 1 Monat verwendet (Einheit: mg/m/Tag). Eine Bewertung wurde wie folgt durchgeführt: Der Fall, bei dem der gemessene Wert weniger als 20 (mg/m/Tag) betrug, wurde durch das Symbol „o” dargestellt, und der Fall, bei dem der gemessene Wert 20 (mg/m/Tag) oder mehr betrug, wurde durch das Symbol „x” dargestellt.
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[Calciumchloridbeständigkeit]
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Eine streifenförmige Probe, die durch Schneiden von jedem der Kraftstoffschläuche zu einer Breite von 10 mm erhalten worden ist, wurde einer Eintauchbehandlung in siedendem Wasser für 24 Stunden, während sie mit einer Streckvorrichtung um 20% gestreckt wurde, unterzogen. Danach wurde auf die gesamte Oberfläche der Probe eine 50 Gew.-%ige Calciumchloridlösung aufgebracht und die resultierende Probe wurde einer Wärmebehandlung bei 100°C für 24 Stunden unterzogen. Die Bewertung wurde wie folgt durchgeführt: Der Fall, bei dem als Folge der Behandlung ein Riss in der Oberfläche der Probe erzeugt worden ist, wurde durch das Symbol „x” dargestellt, und der Fall, bei dem kein Riss in der Oberfläche der Probe erzeugt worden ist, wurde durch das Symbol „o” dargestellt.
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[Zwischenschichthaftung]
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Jeder der Kraftstoffschläuche wurde zu einer Breite von 10 mm geschnitten, so dass eine streifenförmige Probe erzeugt wurde. Dann wurden die Schichten jeder Probe partiell voneinander abgelöst und der abgelöste Abschnitt jeder Probe wurde mit Einspannvorrichtungen eines Zugtestgeräts gehalten. Die 180°-Ablösefestigkeit (N/cm) wurde unter der Bedingung einer Zuggeschwindigkeit von 50 mm/min gemessen. Es sollte beachtet werden, dass in dem Vergleichsbeispiel 2 die Ablösefestigkeit zwischen der Innenschicht und der Außenschicht bewertet wurde, und dass in jedem der anderen Beispiele und des anderen Vergleichsbeispiels die Ablösefestigkeit zwischen der Innenschicht und der Zwischenschicht und die Ablösefestigkeit zwischen der Zwischenschicht und der Außenschicht bewertet wurden. Darüber hinaus wurde eine Bewertung wie folgt durchgeführt: Der Fall, bei dem die Ablösefestigkeit 20 N/cm oder mehr betrug, wurde durch das Symbol „o” dargestellt, der Fall, bei dem die Ablösefestigkeit 15 N/cm oder mehr und weniger als 20 N/cm betrug, wurde durch das Symbol „Δ” dargestellt, und der Fall, bei dem die Ablösefestigkeit weniger als 15 N/cm betrug, wurde durch das Symbol „x” dargestellt.
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[Pulsierungsvermindernde Eigenschaft]
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Die 2 zeigt eine Darstellung einer Testvorrichtung zur Bewertung der pulsierungsvermindernden Eigenschaft eines Kraftstoffschlauchs. Das Bezugszeichen 100 bezeichnet eine Schlauchprobe, das Bezugszeichen 110 bezeichnet einen Schnellverbinder, das Bezugszeichen 111 bezeichnet eine Kraftstoffpumpe, das Bezugszeichen 112 bezeichnet eine Reguliereinrichtung, das Bezugszeichen 113 bezeichnet einen Injektor und das Bezugszeichen 114 bezeichnet ein Rohr.
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Die Schlauchprobe 100 wurde durch Schneiden von jedem der Kraftstoffschläuche der Beispiele und der Vergleichsbeispiele zu einer Länge von 200 mm erzeugt. Dann wurde ein Druckschwankungswert (ΔP) durch das folgende Verfahren berechnet. Eine Bewertung wurde wie folgt durchgeführt: Der Fall, bei dem ΔP 150 kPa oder mehr betrug, wurde durch das Symbol „x” dargestellt, der Fall, bei dem ΔP 140 kPa oder mehr und weniger als 150 kPa betrug, wurde durch das Symbol „Δ” dargestellt, und der Fall, bei dem ΔP weniger als 140 kPa betrug, wurde durch das Symbol „o” dargestellt.
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(Messbedingungen)
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- Injektorzyklus: 120 ms (wenn 1000 U/min angenommen werden)
- Injektorventilöffnungszeit: 6 (ms)
- Bewertungstemperatur: Raumtemperatur (25 °C)
- Gemessener Teil: Der Kraftstoffdruck (P) an dem Injektorteil wird gemessen
- Fluid für den Test: SHELLSOL
- (1) Die Schlauchprobe 100 wird so montiert, wie es in der 2 gezeigt ist, und wird für 1 Stunde bei Raumtemperatur (25°C) stehengelassen, um die Luft zu entfernen.
- (2) Das Ganze wird für etwa 30 Minuten gehalten, bis die Öltemperatur in der Kraftstoffpumpe 111 (gesättigt bei etwa 50°C) konstant wird.
- (3) Die Ventilöffnungszeit des Injektors 113 wird auf etwa 6 Sekunden eingestellt.
- (4) Ein Abstand von Peak zu Peak wird von einem Graphen der Messergebnisse abgelesen und der Druckschwankungswert (ΔP) wird durch die folgende Gleichung berechnet.
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ΔP (kPa) = Pmax – Pmin
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Tabelle 2
| | Beispiel
1 | Beispiel
2 | Beispiel
3 | Beispiel
4 | Beispiel
5 | Beispiel
6 |
| Innenschicht | PA9T | PA9T | PA9T | Säuremodifiziertes ETFE | Säuremodifiziertes ETFE | Säuremodifiziertes ETFE |
| Zwischenschicht | B1 | B2 | B3 | B1 | B2 | B3 |
| Außenschicht | PA12 | PA12 | PA12 | PA12 | PA12 | PA12 |
| Kraftstoffbarriereeigenschaft | mg/m/Tag | 7,8 | 8,0 | 8,1 | 15,4 | 15,2 | 15,0 |
| Bewertung | o | o | o | o | o | o |
| Calciumchloridbeständigkeit | o | o | o | o | o | o |
| Zwischenschichthaftung | Zwischen Innenschicht und Zwischenschicht | N/cm | 34 | 22 | 29 | 40 | 30 | 35 |
| Bewertung | o | o | o | o | o | o |
| Zwischen Zwischenschicht und Außenschicht | N/cm | 24 | 40 | 32 | 25 | 39 | 33 |
| Bewertung | o | o | o | o | o | o |
| Zwischen Innenschicht und Außenschicht | N/cm | - | - | - | - | - | - |
| Bewertung | - | - | - | - | - | - |
| Pulsierungsvermindernde Eigenschaft | ΔP {kPa) | 134 | 124 | 129 | 133 | 123 | 128 |
| Bewertung | o | o | o | o | o | o |
Tabelle 3
| | Beispiel
7 | Beispiel
8 | Vergleichsbeispiel 1 | Vergleichsbeispiel 2 |
| Innenschicht | PA9T | PA9T | PA9T | PA9T |
| Zwischenschicht | B4 | B5 | B3 | - |
| Außenschicht | PA12 | PA12 | PA6 | PA12 |
| Kraftstoffbarriereeigenschaft | mg/m/Tag | 8,3 | 8,5 | 8,6 | 8,2 |
| Bewertung | o | o | o | o |
| Calciumchloridbeständigkeit | o | o | x | o |
| Zwischenschichthaftung | Zwischen Innenschicht und Zwischenschicht | N/cm | 44 | 16 | 28 | - |
| Bewertung | o | Δ | o | - |
| Zwischen Zwischenschicht und Außenschicht | N/cm | 15 | 45 | > 50 | - |
| Bewertung | Δ | o | o | - |
| Zwischen Innenschicht und Außenschicht | N/cm | | - | - | 0,9 |
| Bewertung | - | - | - | x |
| Pulsierungsvermindernde Eigenschaft | ΔP (kPa) | 145 | 121 | 131 | 150 |
| Bewertung | Δ | o | o | x |
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Wie es vorstehend in der Tabelle 2 und der Tabelle 3 gezeigt ist, lieferten die Kraftstoffschläuche der Beispiele 1 bis 8 jeweils die folgenden Ergebnisse: Eine hohe Bewertung wurde bei jeder der Kraftstoffbarriereeigenschaft, der Calciumchloridbeständigkeit, der Zwischenschichthaftung und der pulsierungsvermindernden Eigenschaft erhalten. Es sollte beachtet werden, dass der Kraftstoffschlauch von Beispiel 7 verglichen mit den anderen Beispielen einen niedrigen Gehalt von Polyamid 12 in dem Polyamid-Terpolymer aufwies, das als das Material für die Zwischenschicht dient, und somit verglichen mit den anderen Beispielen geringfügig schlechtere Ergebnisse der Zwischenschichthaftung zwischen der Zwischenschicht und der Außenschicht und der pulsierungsverminderenden Eigenschaft aufwies. Darüber hinaus wies der Kraftstoffschlauch von Beispiel 8 verglichen mit den anderen Beispielen einen hohen Gehalt von Polyamid 12 in dem Polyamid-Terpolymer auf, das als das Material für die Zwischenschicht dient, und wies verglichen mit den anderen Beispielen somit ein geringfügig schlechteres Ergebnis der Zwischenschichthaftung zwischen der Innenschicht und der Zwischenschicht auf.
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Darüber hinaus wurde im Gegensatz zu den Kraftstoffschläuchen der Beispiele, die vorstehend beschrieben worden sind, bei dem Kraftstoffschlauch von Vergleichsbeispiel 1 Polyamid 6 als das Material für die Außenschicht verwendet, und somit lieferte der Kraftstoffschlauch ein schlechtes Ergebnis bei der Calciumchloridbeständigkeit. Der Kraftstoffschlauch von Vergleichsbeispiel 2 umfasste keine Zwischenschicht und wies somit eine schlechte Zwischenschichthaftung zwischen der Innenschicht und der Außenschicht auf und lieferte auch ein schlechtes Ergebnis bei der pulsierungsvermindernden Eigenschaft.
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Der Kraftstoffschlauch kann zweckmäßig als Schlauch zum Fördern eines Kraftfahrzeugkraftstoffs verwendet werden, wie z. B. Benzin, eines Gemischs aus Alkohol und Benzin, Dieselkraftstoff, Druckerdgas (CNG) oder Flüssiggas (LPG). Darüber hinaus wird der Kraftstoffschlauch der vorliegenden Erfindung als Kraftfahrzeugkraftstoffschlauch verwendet, kann jedoch auch als Kraftstoffschlauch z. B. für eine Transportmaschine verwendet werden, die von einem Automobil verschieden ist (z. B. ein Flugzeug, ein industrielles Transportfahrzeug, wie z. B. einen Gabelstapler, einen Bagger oder einen Kran, oder ein Schienenfahrzeug).
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Obwohl spezifische Formen von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vorstehend beschrieben worden sind und in den beigefügten Zeichnungen gezeigt sind, so dass diese besser verständlich werden, ist die vorstehende Beschreibung lediglich beispielhaft zu verstehen und nicht als Beschränkung des Umfangs der vorliegenden Erfindung. Es ist vorgesehen, dass verschiedene Modifizierungen durchgeführt werden können, die für den Fachmann ersichtlich sind, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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