DE102016015239A1 - Method for producing a multilayer coolant hose with thermal insulation - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mehrlagigen Kühlmittelschlauches (100) mit thermischer Isolierung (135), umfassend folgende Schritte:- Bereitstellen eines Schlauches (110), der aus einem elastomeren Material gebildet und mit einem Verstärkungsgewebe (120) versehen ist;- Aufbringen eines Überzuges (130) auf den Schlauch (110), wobei der Überzug (130) aus einem elastomeren und mit Treibmittel angereicherten Material gebildet wird;- Durchführen einer Wärmebehandlung bzw. Vulkanisation, bei welcher der Überzug (130) aufschäumt und die thermische Isolierung (135) bildet.Die Erfindung betrifft ferner ein mit diesem Verfahren hergestellten Kühlmittelschlauch (100), wobei es sich insbesondere um einen Kraftfahrzeugkühlmittelschlauch handelt.The invention relates to a method for producing a multilayered thermal insulation (100) coolant hose (100), comprising the steps of: - providing a hose (110) formed of an elastomeric material and provided with a reinforcing fabric (120); - applying a coating (130) on the tube (110), wherein the coating (130) is formed of an elastomeric and propellant-enriched material, - performing a heat treatment or vulcanization in which the coating (130) foams and the thermal insulation ( 135). The invention further relates to a coolant hose (100) produced by this method, which is in particular a motor vehicle coolant hose.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mehrlagigen bzw. mehrschichtigen Kühlmittelschlauches mit thermischer Isolierung.The invention relates to a method for producing a multilayer or multilayer coolant hose with thermal insulation.
Die Erfindung betrifft ferner einen verfahrensgemäß hergestellten Kühlmittelschlauch, insbesondere zur Verwendung als Kühlwasserschlauch zur Kühlung einer Verbrennungskraftmaschine oder einer E-Maschine in einem Kraftfahrzeug.The invention further relates to a coolant hose produced according to the method, in particular for use as a cooling water hose for cooling an internal combustion engine or an electric motor in a motor vehicle.
Unter einem Kühlmittelschlauch wird eine flexible Kühlmittelleitung verstanden, vorzugsweise zur Verwendung im Fahrzeugbau und insbesondere zur Verwendung im Motorenbau (d. h. sowohl für Verbrennungsmotoren als auch für elektrische Maschinen). Für diesen Zweck sind aus dem Stand der Technik mehrlagige Standard-Kühlmittelschläuche bekannt, die aus einer inneren und einer äußeren EPDM-Lage (EPDM = Ethylene Propylene Diene Monomer bzw. Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk) und einem dazwischen befindlichen Verstärkungsgewebe, bspw. ein Aramidgeflecht, bestehen (dreilagiger Aufbau).A coolant hose is understood to mean a flexible coolant line, preferably for use in vehicle construction and in particular for use in engine construction (that is to say both for internal combustion engines and for electrical machines). For this purpose, multilayer standard coolant hoses are known from the prior art, consisting of an inner and an outer EPDM layer (EPDM = Ethylene Propylene Diene monomer or ethylene-propylene-diene rubber) and an intermediate reinforcing fabric, eg. an aramid braid, consist of (three-layer construction).
Zusätzlich kann eine thermische Isolierung vorgesehen werden. Hierzu wird in einem separaten Arbeitsschritt thermisches Isolationsmaterial auf die vorgefertigten Kühlmittelschläuche aufgebracht, bspw. durch Aufschieben, Umwickeln, Umgießen oder Umschäumen. Dies ist nicht nur aufwändig, sondern bedingt zuweilen auch eine nicht zufriedenstellende thermische Isolierung.In addition, a thermal insulation can be provided. For this purpose, thermal insulating material is applied to the prefabricated coolant hoses in a separate step, for example. By sliding, wrapping, pouring or foaming. This is not only expensive, but sometimes also requires unsatisfactory thermal insulation.
Zum Stand der Technik wird auf die
Mit der Erfindung soll aufgezeigt werden, wie die thermische Isolierung von Kühlmittelschläuchen optimiert und die Herstellung vereinfacht werden kann.With the invention is to be shown how the thermal insulation of coolant hoses optimized and the production can be simplified.
Dies gelingt mit einem erfindungsgemäßen Verfahren entsprechend dem Patentanspruch 1. Mit dem nebengeordneten Patentanspruch erstreckt sich die Erfindung auch auf einen verfahrensgemäß hergestellten Kühlmittelschlauch, wobei es sich insbesondere um einen Kraftfahrzeugkühlmittelschlauch handelt. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich analog für beide Erfindungsgegenstände aus den abhängigen Patentansprüchen, den nachfolgenden Erläuterungen und der Zeichnung.This is achieved with a method according to the invention according to the patent claim 1. With the independent claim, the invention also extends to a coolant tube produced according to the method, which is in particular a motor vehicle coolant hose. Preferred developments of the invention are analogous to both subject matters of the dependent claims, the following explanations and the drawings.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist folgende Verfahrensschritte auf:
- - Bereitstellen eines Schlauches, der aus einem elastomeren Material gebildet und mit einem Verstärkungsgewebe bzw. einer textilen Verstärkung versehen ist, wobei das Verstärkungsgewebe insbesondere auf dem äußeren Umfang des elastomeren Schlauches aufgebracht ist;
- - Aufbringen eines Überzuges bzw. einer Ummantelung auf den elastomeren Schlauch, wobei der Überzug aus einem elastomeren und mit Treibmittel angereicherten Material gebildet ist bzw. gebildet wird;
- - Durchführen einer Wärmebehandlung, bei welcher der Überzug (durch Aktivierung des Treibmittels) aufschäumt und die thermische Isolierung bildet.
- - Providing a tube which is formed of an elastomeric material and provided with a reinforcing fabric or a textile reinforcement, wherein the reinforcing fabric is applied in particular on the outer circumference of the elastomeric tube;
- Applying a coating to the elastomeric tube, the coating being formed from an elastomeric and propellant enriched material;
- - Perform a heat treatment in which the coating (by activation of the blowing agent) foams and forms the thermal insulation.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann ferner noch den vorausgehenden Schritt aufweisen:
- - Extrusion des Schlauches aus dem elastomeren Material und Aufbringen des Verstärkungsgewebes auf den äußeren Umfang des extrudierten Schlauches.
- - Extrusion of the tube of the elastomeric material and applying the reinforcing fabric on the outer circumference of the extruded tube.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich sowohl für eine kontinuierliche Herstellung eines Schlauchstrangs als auch zur diskontinuierlichen Herstellung einzelner Schlauchstücke, die auch räumlich geformt sein können und/oder veränderliche Querschnitte bzw. Wandstärken aufweisen können.The inventive method is suitable both for a continuous production of a hose line and for the discontinuous production of individual pieces of hose, which may also be spatially shaped and / or may have variable cross-sections or wall thicknesses.
Der bereitgestellte oder zuvor erzeugte Schlauch bildet die innere Lage (Innenlage, Innenschicht bzw. innerer Teilschlauch) und der aufgebrachte und geschäumte Überzug bildet die äußere Lage (Außenlage, Außenschicht bzw. äußerer Teilschlauch). Zwischen der inneren Lage und der äußeren Lage befindet sich als Zwischenlage das Verstärkungsgewebe, das quasi als Festigkeitsträger fungiert. Der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Kühlmittelschlauch ist somit wenigstens dreilagig.The provided or previously produced tube forms the inner layer (inner layer, inner layer or inner partial tube) and the applied and foamed coating forms the outer layer (outer layer, outer layer or outer partial tube). Between the inner layer and the outer layer is located as an intermediate layer of reinforcing fabric, which acts as a kind of strength carrier. The coolant hose produced by the method according to the invention is thus at least three layers.
Die Erfindung sieht also vor, dass die thermische Isolierung bereits im ursprünglichen Herstellungsprozess des Kühlmittelschlauches erzeugt bzw. miterzeugt wird und dadurch ein separater nachgeschalteter Arbeitsschritt entfällt. Außerdem weist die derart gebildete thermische Isolierung sehr gute Isolationseigenschaften und auch mechanische Eigenschaften auf.The invention thus provides that the thermal insulation is already generated or co-generated in the original manufacturing process of the coolant hose, thereby eliminating a separate downstream operation. In addition, the thermal insulation thus formed has very good insulation properties and also mechanical properties.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass das elastomere Material des bereitgestellten oder zuvor erzeugten Schlauches und das elastomere Material des Überzugs gummiartige Werkstoffe sind, und dass die Wärmebehandlung ein Vulkanisationsprozess ist, bei dem sich die gummiartigen Werkstoffe durch das Verstärkungsgewebe hindurch stoffschlüssig verbinden bzw. vernetzen. Durch die Vulkanisierung werden der innere Teilschlauch und der äußere Teilschlauch vernetzt, so dass der hergestellte Kühlmittelschlauch nicht mehr aus konzentrischen Teilschläuchen besteht, sondern quasi einstückig ausgebildet ist. Das Verstärkungsgewebe muss die Vernetzung zulassen und ist bspw. entsprechend grobmaschig ausgebildet.It is preferably provided that the elastomeric material of the hose provided and previously produced and the elastomeric material of the coating are rubber-like materials, and that the heat treatment is a vulcanization process in which the rubber-like materials cohesively bond through the reinforcing fabric. By vulcanization will be the inner part hose and the outer part hose crosslinked, so that the coolant hose produced no longer consists of concentric partial hoses, but is quasi one piece. The reinforcing fabric must allow the crosslinking and is formed, for example, correspondingly coarsely meshed.
Ein gummiartiges Material bzw. ein gummiartiger Werkstoff ist insbesondere ein natürlicher oder synthetischer Kautschuk, welcher insbesondere vulkanisierbar ist. Vorzugsweise handelt es sich bei beiden gummiartigen Werkstoffen um EPDM, insbesondere ähnliches oder identisches EPDM. Andere gummiartige Werkstoffe sind in der
Der Überzug kann durch Aufspritzen oder durch Extrusion des elastomeren und mit Treibmittel versetzten Materials auf das Verstärkungsgewebe des bereitgestellten oder zuvor erzeugten Schlauches aufgebracht werden. Das Aufspritzen erfolgt insbesondere in einem Spritzgießwerkzeug. Die Extrusion erfolgt insbesondere mittels Mantelextruder (Mantelextrusion).The coating may be applied by spraying or by extrusion of the elastomeric and propellant material onto the reinforcing fabric of the tubing provided or previously created. The spraying takes place in particular in an injection mold. The extrusion takes place in particular by means of jacket extruder (jacket extrusion).
Das Verstärkungsgewebe ist bevorzugt ein Aramidgewebe, womit insbesondere ein aus Aramidfasern gebildetes Gewebe, Geflecht, Gewirke oder dergleichen gemeint ist. Je nach Anforderung können außer Aramid auch andere Materialien bzw. Faserarten verwendet werden, die höheren oder geringeren Festigkeitsanforderungen genügen.The reinforcing fabric is preferably an aramid fabric, by which is meant in particular a woven fabric, braid, knitted fabric or the like formed from aramid fibers. Depending on the requirements, in addition to aramid, it is also possible to use other materials or fiber types which satisfy higher or lower strength requirements.
Eine besonders bevorzugte Weiterbildung sieht vor, dass nach dem Aufbringen des Überzugs und vor der Wärmebehandlung bzw. Vulkanisation Hülsen auf die Enden des erhaltenen Schlauches aufgesetzt werden, die dann während der Wärmebehandlung bzw. des Vulkanisationsprozesses die Formstabilität und einen gewünschten Soll-Außendurchmesser gewährleisten. Die Hülsen fungieren quasi als Expansionsbegrenzungsvorrichtungen. Die bspw. aus Metall, Kunststoff, Faserkunststoffverbund oder auch nur aus Fasern gebildeten Hülsen können anschließend (d. h. nach der Wärmebehandlung bzw. Vulkanisation und Abkühlung) wieder entfernt werden oder können auch dauerhaft bzw. permanent auf dem hergestellten Kühlmittelschlauch verbleiben.A particularly preferred embodiment provides that after application of the coating and before the heat treatment or vulcanization sleeves are placed on the ends of the tube obtained, which then ensure the dimensional stability and a desired target outside diameter during the heat treatment or the vulcanization process. The sleeves act more or less as expansion limiting devices. The, for example, made of metal, plastic, fiber-reinforced plastic composite or even fibers made of fibers can then be removed again (ie after the heat treatment or vulcanization and cooling) or can also remain permanently or permanently on the coolant hose produced.
Üblicherweise werden Kühlmittelschläuche mittels Federbandschellen, Pressringen u. Ä. mit anderen Schläuchen, Rohren, Bauteilstutzen und dergleichen verklemmt. Die geschäumte äußere Lage bzw. die Außen- oder Oberfläche eines erfindungsgemäßen Kühlmittelschlauches wird dabei verpresst, wobei dennoch eine benötigte Anpresskraft gewährleistet werden muss. Die geschäumte äußere Lage könnte außerdem durch Scherwirkung beschädigt werden. Ferner kann bei der Montage der Durchmesser des Befestigungsmittels für den geschäumten Schlauch zu klein sein. Dies ist umgehbar, durch Verwendung von Hülsen bzw. hülsenartigen Expansionsbegrenzungsvorrichtungen, die vor der Wärmebehandlung bzw. Vulkanisation auf die Enden des Schlauches aufgesetzt werden (wenigstens eine Hülse an wenigstens einem Schlauchende). Dadurch erhalten die Schlauchenden einen gewünschten Soll-Außendurchmesser (die Schlauchenden sind also trotz Aufschäumens maßhaltig) und die äußere Lage ist nicht oder zumindest nur stark reduziert geschäumt im Vergleich zum restlichen Schlauchverlauf.Usually coolant hoses u. By spring clips, press rings u. Ä. jammed with other hoses, pipes, component support and the like. The foamed outer layer or the outer or surface of a coolant hose according to the invention is pressed, while still a required contact pressure must be ensured. The foamed outer layer could also be damaged by shearing. Further, during assembly, the diameter of the foamed tube fastener may be too small. This can be bypassed by using sleeve-type expansion limiting devices which are placed on the ends of the tube prior to heat treatment or vulcanization (at least one sleeve on at least one tube end). This gives the hose ends a desired nominal outer diameter (the hose ends are thus dimensionally stable despite foaming) and the outer layer is not or at least only greatly reduced foamed in comparison to the rest of the hose.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Die in der Zeichnung gezeigten oder nachfolgend erläuterten Merkmale können, auch losgelöst von konkreten Merkmalskombinationen, allgemeine Merkmale der Erfindung sein und die Erfindung weiterbilden.
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1 veranschaulicht schematisch in mehreren Einzeldarstellungen den erfindungsgemäßen Verfahrensablauf.
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1 schematically illustrates the process sequence according to the invention in several individual representations.
Auf das bereitgestellte oder zuvor erzeugte Schlauchstück
Das erhaltene bzw. nun mit dem Überzug
Wie ferner aus
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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