DE102018213140A1 - Multi-layer composite and fluid line - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Mehrschichtverbund, insbesondere für eine Fluidleitung, mit einer Primärschicht aus einem ein teilkristallines isotaktisches Homo-Polypropylen aufweisenden ersten Material, einer auf die Primärschicht folgenden Sekundärschicht aus einem einen Haftvermittler aufweisenden zweiten Material und einer auf die Sekundärschicht folgenden Tertiärschicht aus einem ein Polyamid aufweisenden dritten Material, wobei das erste Material zusätzlich zu dem Homo-Polypropylen ein Anti-Oxidationsmittel mit einem Anteil von mindestens 0,05 % bis maximal 0,4 %, bezogen auf die Gesamtmasse des ersten Materials, aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Fluidleitung.The present invention relates to a multilayer composite, in particular for a fluid line, with a primary layer made of a first material having a partially crystalline isotactic homo-polypropylene, a secondary layer following the primary layer made of a second material having an adhesion promoter, and a tertiary layer made of a one following the secondary layer Third material comprising polyamide, the first material having, in addition to the homo-polypropylene, an anti-oxidant with a proportion of at least 0.05% to at most 0.4%, based on the total mass of the first material. The invention further relates to a fluid line.
Description
Die Erfindung betrifft einen Mehrschichtverbund, insbesondere für eine Fluidleitung, und weiterhin eine Fluidleitung aus einem Mehrschichtverbund.The invention relates to a multilayer composite, in particular for a fluid line, and furthermore to a fluid line made of a multilayer composite.
Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift
Die Fluidleitung kann zum Beispiel als Kühlmittelleitung ausgestaltet sein. Prinzipiell besteht ein erhöhter Bedarf an solchen Kühlmittelleitungen in Fahrzeugen, wo sie beispielsweise verwendet werden, um ein flüssiges Kühlmittel als Wärmeträger mit hoher Wärmekapazität in einem geschlossenen Kreislauf zirkulieren zu lassen, der mindestens eine Wärmequelle und eine Wärmesenke enthält. Die wenigstens eine Wärmequelle und die wenigstens eine Wärmesenke können dabei je nach Fahrzeug- und Antriebskonzept oder auch je nach Betriebs- und Umgebungszustand des Fahrzeugs unterschiedlich sein. Als Wärmequelle fungieren in einem Fahrzeug mit klassischem Verbrennungsmotor im Normalbetrieb zum Beispiel die kühlmittelumströmten Zylinderwandungen, als Wärmesenke ist der Haupt-Luft/Wasser-Wärmetauscher, der die Abwärme an die Umgebung abgibt, zu identifizieren.The fluid line can be designed, for example, as a coolant line. In principle, there is an increased need for such coolant lines in vehicles, where they are used, for example, to circulate a liquid coolant as a heat carrier with a high heat capacity in a closed circuit, which contains at least one heat source and one heat sink. The at least one heat source and the at least one heat sink can differ depending on the vehicle and drive concept or also depending on the operating and environmental condition of the vehicle. In a vehicle with a classic internal combustion engine in normal operation, for example, the coolant flows around the cylinder walls as the heat source, and the main air / water heat exchanger, which emits the waste heat to the environment, must be identified as the heat sink.
Die Ausführungsformen von Kühlsystemen und die Anforderungen an kühlmittelführende Leitungssysteme für Fahrzeuge sind derzeit dabei, sich stark zu differenzieren. In Fahrzeugen, die allein mittels klassischer Verbrennungsmotoren betrieben werden, hat die Komplexität der Kühlmittelkreisläufe in den vergangenen Jahren stark zugenommen. Dies liegt zum einen daran, dass durch immer strengere Emissionsgesetze sowie starke Gebrauchs- und Komfortanforderungen immer neue Wärmequellen entstanden sind und in die Kühlsysteme eingebunden werden mussten. Hierzu sind beispielsweise AGR-Kühler, Abgasturbolader und Ladeluftkühler zu erwähnen.The embodiments of cooling systems and the requirements for coolant-carrying line systems for vehicles are currently in the process of being very differentiated. In vehicles that are operated solely by means of classic internal combustion engines, the complexity of the coolant circuits has increased significantly in recent years. On the one hand, this is due to the fact that ever stricter emissions laws and strong requirements for use and comfort have created new heat sources and had to be integrated into the cooling systems. EGR coolers, exhaust gas turbochargers and charge air coolers are worth mentioning here.
Andererseits sind mit gestiegenen Leistungsdichten der Verbrennungsmotoren die Bauräume immer enger und stärker gekapselt worden, sodass sich unter diesen Bedingungen die Fahrzeugmedien- und Umgebungstemperaturen des Kühlsystems immer weiter erhöht haben. Gefordert wird beispielsweise, dass das Kühlsystem und insbesondere die Kühlmittelleitungen ohne weiteres bei Temperaturen von mindestens 130° über mindestens 3000 Stunden und/oder von mindestens 150 °C über mindestens 500 Stunden ohne Ausfall betreibbar sind. Aus den Dampfdrücken des Kühlmittels, beispielsweise eines wasserhaltigen Gemischs, insbesondere eines Gemischs aus Wasser und einem Kühlmittelzusatz, und den Förderdrücken der zur Förderung des Kühlmittels durch die Kühlmittelleitungen vorgesehenen Pumpen ergeben sich bei diesen Temperaturen Drücke in den Kühlmittelleitungen von zum Beispiel mindestens 2 bar, mindestens 3 bar oder mindestens 4 bar.On the other hand, with increased power densities of the internal combustion engines, the installation spaces have been encapsulated ever more narrowly and strongly, so that under these conditions the vehicle media and ambient temperatures of the cooling system have increased further and further. For example, it is required that the cooling system and in particular the coolant lines can be operated without any problems at temperatures of at least 130 ° for at least 3000 hours and / or of at least 150 ° C for at least 500 hours. At these temperatures, the vapor pressures of the coolant, for example a water-containing mixture, in particular a mixture of water and a coolant additive, and the delivery pressures of the pumps provided for conveying the coolant through the coolant lines result in pressures in the coolant lines of, for example, at least 2 bar, at least 3 bar or at least 4 bar.
Die Verzweigung der Kühlmittelkreisläufe hat sich gleichzeitig durch neue Bauteile und die Aufgliederung in Teilkreisläufe, die eine bedarfsgerechte Regelung von Durchflussmengen (zum Beispiel mittels Kennfeldthermostaten und elektrischen Zusatzpumpen) und damit der lokalen Temperaturen in dem Kühlmittelkreislauf ermöglichen, ebenfalls erhöht. Die Kühlmittelkreisläufe sind hierdurch komplexer geworden. Es sind zudem neue Schnittstellen entstanden, weswegen steigender Wert auf differenzdruckarme und geräuscharme Strömungen in den Kühlmittelkreisläufen gelegt wird. Gleichzeitig mussten gewichtssparende und ökonomische Lösungen für Bauteile und Bauteilwandungen gefunden werden. Schließlich wurden auch die meist glykolbasierten Kühlmittelzusätze weiterentwickelt, die zum Teil enorme Auswirkungen auf die Materialalterung haben können.At the same time, the branching of the coolant circuits has increased due to new components and the division into sub-circuits, which enable flow quantities to be regulated as required (for example, by means of map thermostats and additional electrical pumps) and thus the local temperatures in the coolant circuit. This has made the coolant circuits more complex. New interfaces have also been created, which is why increasing emphasis is being placed on low-differential and low-noise flows in the coolant circuits. At the same time, weight-saving and economical solutions for components and component walls had to be found. Finally, the mostly glycol-based coolant additives were further developed, some of which can have enormous effects on material aging.
Neben die rein mittels Verbrennungsmotoren betriebenen Fahrzeuge treten in jüngster Vergangenheit Fahrzeuge, die zumindest teilweise oder vollständig elektrisch angetrieben werden. Diese Fahrzeuge liegen als Hybridfahrzeuge oder Elektrofahrzeuge vor. Die Hybridfahrzeuge weisen unterschiedliche Antriebsaggregate auf, die das Fahrzeug separat voneinander und/oder zumindest zeitweise gemeinsam antreiben. Eines der Antriebsaggregate liegt beispielweise in Form des bereits erwähnten Verbrennungsmotors und ein anderes als Elektromotor vor. Die Elektrofahrzeuge verfügen hingegen lediglich über einen oder mehrere Elektromotoren zu ihrem Antreiben. Der Elektromotor beziehungsweise die Elektromotoren werden zumindest zeitweise mittels Batterien betrieben. Es werden daher verstärkt Batterien für solche elektrisch betriebenen Fahrzeuge entwickelt.In the recent past, in addition to vehicles operated purely by means of internal combustion engines, there have been vehicles which are at least partially or completely electrically driven. These vehicles are available as hybrid vehicles or electric vehicles. The hybrid vehicles have different drive units that drive the vehicle separately from one another and / or at least temporarily together. One of the drive units is, for example, in the form of the internal combustion engine already mentioned and another as an electric motor. The electric vehicles, however, only have one or more electric motors to drive them. The electric motor or the electric motors are operated at least temporarily by means of batteries. Batteries for such electrically powered vehicles are therefore increasingly being developed.
Auch diese Fahrzeuge benötigen Kühlmittelkreisläufe, allerdings teilweise mit anderen Auslegungsschwerpunkten. Die Hauptaggregate wie Elektromotor(en), Leistungselektronik und/oder Batterie müssen nicht nur gekühlt, sondern für einen maximalen Wirkungsgrad exakt temperiert werden, also auf eine bestimmte Betriebstemperatur eingestellt werden. Die Temperaturniveaus von Kühlmittel und Umgebung sind deutlich geringer als in Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor. Die Regelung muss jedoch deutlich genauer erfolgen als in Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor, insbesondere weil deutlich weniger Abwärme anfällt. Hieraus kann eine noch stärkere Verzweigung des Kühlmittelkreislaufs resultieren, die zu noch komplexeren Leitungssystemen führt. Insgesamt muss - insbesondere bei rein elektrisch angetriebenen Fahrzeugen - deutlich sparsamer mit allen Energieformen umgegangen werden, was Anforderungen an druckverlustarme Strömungen, geringen Massen und thermische Isolierung ergibt.These vehicles also require coolant circuits, but sometimes with different design focal points. The main units like The electric motor (s), power electronics and / or battery not only have to be cooled, but also have to be temperature-controlled for maximum efficiency, that is, set to a specific operating temperature. The temperature levels of the coolant and the environment are significantly lower than in vehicles with internal combustion engines. However, the regulation must be much more precise than in vehicles with an internal combustion engine, especially because there is significantly less waste heat. This can result in an even greater branching of the coolant circuit, which leads to even more complex line systems. All in all - especially in the case of purely electrically powered vehicles - all forms of energy have to be used much more economically, which results in requirements for low pressure loss flows, low masses and thermal insulation.
Die Kühlsysteme erstrecken sich nicht nur wie bei etablierten Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor in den vorderen Fahrzeugteil (Motorraum), sondern aufgrund der Einbaulage der Energiespeicher oft über das gesamte Fahrzeug, also beispielsweise aus dem Motorraum bis hin zu einem im Heck des Fahrzeugs angeordneten Aggregats. Dies führt zusammen mit einem geringeren Geräuschniveau des Antriebs zu höheren Anforderungen an die Akustik (Strömungsgeräusche, Luft- und Körperschallübertragung). Außerdem müssen Dehnungen aufgrund von Druck- und Temperaturänderungen in verstärktem Maße von den Leitungssystemen kompensiert werden können, Halter und Führungen der Leitungen müssen entsprechend befestigt werden können. Insbesondere für batterienahe Leitungsführungen batterieelektrischer Fahrzeuge sind dann unter Umständen spezielle Vorschriften für die Leitungen zu beachten. So müssen unter Umständen Vorgaben zum Brand- und Weiterbrandverhalten (zum Beispiel UL94-Tests zur Brennbarkeit von Kunststoffen) beachtet werden.The cooling systems not only extend into the front part of the vehicle (engine compartment), as is the case with established vehicles with a combustion engine, but also, due to the installation position of the energy storage devices, often over the entire vehicle, for example from the engine compartment to an assembly located in the rear of the vehicle. Together with a lower noise level of the drive, this leads to higher requirements for acoustics (flow noise, airborne and structure-borne noise transmission). In addition, strains due to changes in pressure and temperature must be able to be compensated to a greater extent by the line systems; holders and guides of the lines must be able to be fastened accordingly. Special regulations for the cables may then have to be observed, in particular for battery cables of battery-electric vehicles. Under certain circumstances, specifications regarding fire and further fire behavior (e.g. UL94 tests on the flammability of plastics) must be observed.
Ferner sind wegen der Innenraumnähe verstärkt Anforderungen an Geruchsemissionen der Kühlmittelleitungen (Eigengeruch zum Beispiel aufgrund flüchtiger aromatischer Kohlenwasserstoffe, zum Beispiel aus Weichmacheranteilen) und des Durchdringens von Geruch aus dem Kühlmittel in den Innenraum zu beachten. Verstärkt für batterieelektrischen Fahrzeuge können unter Umständen Anforderungen an den Ionenaustrag bei Kontakt mit Kühlmittelgemischen sowie eine äußere elektrische Isolation oder auch an eine bestimmte elektrostatische Ableitfähigkeit bestehen.Furthermore, due to the proximity to the interior, there must be increased requirements for odor emissions from the coolant lines (inherent odor, for example due to volatile aromatic hydrocarbons, for example from plasticizer components) and the penetration of odor from the coolant into the interior. For battery-electric vehicles, there may be increased requirements for ion discharge upon contact with coolant mixtures as well as external electrical insulation or a certain electrostatic discharge capacity.
Im Falle der Hybridfahrzeuge können zusätzliche Kühlmittelleitungen und/oder eine Auftrennung des Kühlmittelkreislaufs in voneinander getrennte Hoch- und Tieftemperaturkreisläufe notwendig sein.In the case of hybrid vehicles, additional coolant lines and / or a separation of the coolant circuit into separate high and low temperature circuits may be necessary.
Übliche Anforderungen an Fluidleitungen bestehen in einer hohen Kurzzeit-Unterdruckfestigkeit, um eine schnelle System-Erstbefüllung mit dem Kühlmittel zu gewährleisten, beispielsweise direkt beim Hersteller. Zudem muss eine bestimmte Schlagzähigkeit, inklusive Kälteschlag, auch nach Wärmealterung in Luft und in Kühlmittel erreicht werden. Zudem war in den letzten Jahren eine Tendenz zu immer vielfältigeren Fahrzeugvarianten (Plattformen, Sonderausstattungen, Märkte) und Derivaten mit immer kürzeren Änderungszeiträumen (Produktoptimierungen) zu erkennen, bei denen eine Vielzahl von unterschiedlichen Leitungssystemen zu handhaben sind.Common requirements for fluid lines are a high short-term vacuum resistance to ensure a quick system initial filling with the coolant, for example directly from the manufacturer. In addition, a certain impact strength, including cold impact, must also be achieved after heat aging in air and in coolant. In addition, in recent years there has been a trend towards ever more diverse vehicle variants (platforms, special equipment, markets) and derivatives with ever shorter change periods (product optimizations), in which a multitude of different line systems have to be handled.
Die beschriebene Veränderung der Anforderungen an Kühlmittelleitungen in Fahrzeugen, besonders in Elektrofahrzeugen, erfordert die Betrachtung neuer anforderungsgerechter Konzepte für Kühlmittelleitungen, schließlich müssen neben technischen Anforderungen aufgrund der beschriebenen vergrößerten Leitungslängen je Fahrzeug auch ganz klar hohe ökonomische Anforderungen in der Herstellung erfüllt werden.The described change in the requirements for coolant lines in vehicles, especially in electric vehicles, requires consideration of new requirements-oriented concepts for coolant lines, after all, in addition to technical requirements due to the described increased line lengths for each vehicle, very high economic requirements must also be met in production.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Mehrschichtverbund, insbesondere für eine Fluidleitung, vorzuschlagen, welcher gegenüber bekannten Mehrschichtverbünden Vorteile aufweist, insbesondere günstig herstellbar und zudem äußerst beständig, vorzugsweise fluidbeständig und/oder temperaturbeständig, ist, sodass auch hohe Dauerlastanforderungen in Verbindung mit hohen Temperaturanforderungen erfüllt sind.It is an object of the invention to propose a multi-layer composite, in particular for a fluid line, which has advantages over known multi-layer composites, is particularly inexpensive to manufacture and is also extremely durable, preferably fluid-resistant and / or temperature-resistant, so that it also meets high continuous load requirements in conjunction with high temperature requirements are.
Dies wird erfindungsgemäß mit einem Mehrschichtverbund mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass der Mehrschichtverbund folgendes aufweist: Eine Primärschicht aus einem ein teilkristallines isotaktisches Homo-Polypropylen aufweisendes erstes Material, eine auf die Primärschicht folgende Sekundärschicht aus einem einen Haftvermittler aufweisenden zweiten Material und eine auf die Sekundärschicht folgende Tertiärschicht aus einem ein Polyamid aufweisenden dritten Material, wobei das erste Material zusätzlich zu dem Homo-Polypropylen ein Anti-Oxidationsmittel mit einem Anteil von mindestens 0,05 % bis maximal 0,4 %, bezogen auf die Gesamtmasse des ersten Materials, aufweist.This is achieved according to the invention with a multilayer composite with the features of claim 1. It is envisaged that the multilayer composite has the following: a primary layer made of a first material having a partially crystalline isotactic homo-polypropylene, a secondary layer following the primary layer made of a second material having an adhesion promoter and a tertiary layer following a secondary layer made of a third having a polyamide Material, wherein the first material in addition to the homo-polypropylene has an anti-oxidant in a proportion of at least 0.05% to a maximum of 0.4%, based on the total mass of the first material.
Der Mehrschichtverbund, welcher besonders bevorzugt zum Herstellen beziehungsweise Ausbilden der Fluidleitung dient, verfügt insoweit über wenigstens drei Schichten, nämlich die Primärschicht, die Sekundärschicht und die Tertiärschicht. Die genannten Schichten folgen vorzugsweise jeweils unmittelbar aufeinander, sodass also die Sekundärschicht unmittelbar an der Primärschicht und die Tertiärschicht unmittelbar an der Sekundärschicht anliegt beziehungsweise an dieser unmittelbar angrenzt. In anderen Worten ist die Sekundärschicht zwischen der Primärschicht und der Tertiärschicht angeordnet und liegt einerseits an der Primärschicht und andererseits an der Tertiärschicht an. Vorzugsweise ist die Primärschicht und/oder die Sekundärschicht und/oder die Tertiärschicht jeweils für sich genommen materialeinheitlich ausgestaltet, sodass die jeweilige Schicht vollständig und durchgehend aus dem jeweils bezeichneten Material besteht.The multilayer composite, which is particularly preferably used to manufacture or form the fluid line, has in this respect at least three layers, namely the primary layer, the secondary layer and the tertiary layer. The layers mentioned preferably follow one another directly, so that the secondary layer lies directly on the primary layer and the tertiary layer lies directly on the secondary layer or directly on the latter borders. In other words, the secondary layer is arranged between the primary layer and the tertiary layer and bears on the one hand on the primary layer and on the other hand on the tertiary layer. The primary layer and / or the secondary layer and / or the tertiary layer are each individually designed to be of the same material, so that the respective layer consists entirely and consistently of the material designated in each case.
Die Primärschicht besteht zumindest teilweise oder vollständig aus dem ersten Material, die Sekundärschicht zumindest teilweise oder vollständig aus dem zweiten Material und die Tertiärschicht zumindest teilweise oder vollständig aus dem dritten Material. Die Materialien sind voneinander verschieden. In anderen Worten ist das erste Material von dem zweiten Material und dem dritten Material, das zweite Material von dem ersten Material und dem dritten Material und das dritte Material von dem ersten Material und dem zweiten Material jeweils verschieden. Es kann jedoch vorgesehen sein, dass zumindest zwei der Materialien oder alle Materialien auf einem gemeinsamen Basismaterial beruhen, welches für die unterschiedlichen Materialien mit unterschiedlichen Zusatzstoffen beziehungsweise Additiven versehen ist.The primary layer consists at least partially or completely of the first material, the secondary layer at least partially or completely of the second material and the tertiary layer at least partially or completely of the third material. The materials are different from each other. In other words, the first material is different from the second material and the third material, the second material from the first material and the third material and the third material from the first material and the second material. However, it can be provided that at least two of the materials or all materials are based on a common base material which is provided with different additives or additives for the different materials.
Das erste Material liegt in Form des Homo-Polypropylens vor oder weist dieses zumindest auf. Das bedeutet, dass das erste Material ausschließlich das Homo-Polypropylen aufweisen oder zusätzlich zu diesem weitere Stoffe, insbesondere Additive, enthalten kann. Das Homo-Polypropylen kann hierbei elektrostatisch leitend und/oder schwerentflammbar additiviert werden. Dies kann allerdings zulasten der Schlagzähigkeit gehen, sodass das Homo-Polypropylen mit Additiv im Vergleich mit dem Homo-Polypropylen ohne Additiv über eine höhere Leitfähigkeit verfügt und/oder schwerer entflammbar ist, jedoch eine geringere Schlagzähigkeit aufweist. Das Homo-Polypropylen ist ein Kunststoff mit einer Dichte, die beispielsweise in dem Bereich von 0,89 g/cm3 bis 0,92 g/cm3 liegt. Es ist für die Rohrextrusion und/oder Fluidleitungsextrusion gut geeignet und weist eine hohe Ermüdungsfestigkeit auf. Ferner ist seine Oberflächenenergie sehr gering, wodurch die chemische Beständigkeit und/oder die Beständigkeit gegen Mikroorganismen sehr gut ist. Das Homo-Polypropylen ist zwar kaum verklebbar, dafür aber gut schweißbar. Im Übrigen stellt das Homo-Polypropylen eine gute Wasserbarriere nach außen dar und/oder hat eine hohe Steifigkeit, Festigkeit und/oder Wärmeformbeständigkeit, insbesondere in Verbindung mit einem sehr guten Abrasionsverhalten. Des Weiteren können die akustischen Dämpfungseigenschaften des Homo-Polypropylens sehr gut sein.The first material is in the form of homopolypropylene or at least has this. This means that the first material may contain only homopolypropylene or may contain other substances, in particular additives, in addition to it. The homo-polypropylene can be electrostatically conductive and / or flame retardant additive. However, this can have an impact on the impact resistance, so that the homo-polypropylene with additive has a higher conductivity and / or is less flammable than the homo-polypropylene without additive, but has a lower impact resistance. The homo-polypropylene is a plastic with a density that is, for example, in the range from 0.89 g / cm 3 to 0.92 g / cm 3 . It is well suited for pipe extrusion and / or fluid line extrusion and has a high fatigue strength. Furthermore, its surface energy is very low, which makes the chemical resistance and / or the resistance to microorganisms very good. The homo-polypropylene can hardly be glued, but it is easy to weld. In addition, the homo-polypropylene represents a good water barrier to the outside and / or has a high level of rigidity, strength and / or heat resistance, especially in connection with a very good abrasion behavior. Furthermore, the acoustic damping properties of homo-polypropylene can be very good.
Es kann vorgesehen sein, dass das Anti-Oxidationsmittel des ersten Materials ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus Pentaerythritol tetrakis(3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionat), wie beispielsweise Irganox® 1010, N,N'-hexane-1,6-diylbis(3-(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxyphenylpropionamid)), wie beispielsweise Irganox® 1098, und Okabest™ PAT 218. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass als teilkristallines isotaktisches Homo-Polypropylen das Produkt INNOPOL CS 1-8000 MD der Firma Immo-Comp Kft. verwendet wird.It can be provided that the anti-oxidant of the first material is selected from a group consisting of pentaerythritol tetrakis (3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate), such as, for example, Irganox® 1010, N , N'-hexane-1,6-diylbis (3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenylpropionamide)), such as, for example, Irganox® 1098, and Okabest ™ PAT 218. It is particularly preferably provided that the product INNOPOL CS 1-8000 MD from Immo-Comp Kft. is used as the semi-crystalline isotactic homo-polypropylene.
In Bezug auf konkrete Produkte, insbesondere Markenprodukte, wie beispielsweise Irganox® 1098 oder Okabest™ PAT 218, wird im Rahmen dieser Beschreibung vorzugsweise ein Produkt und/oder Material verstanden, welches an dem für die hier vorliegende Erfindung relevanten Zeitrang vom Hersteller und/oder Händler des Produktes bezogen/erhalten werden konnte.With regard to specific products, in particular branded products, such as, for example, Irganox® 1098 or Okabest ™ PAT 218, in the context of this description, a product and / or material is preferably understood which is based on the priority of the manufacturer and / or dealer relevant to the present invention of the product could be obtained.
Es ist bevorzugt vorgesehen, dass der Mehrschichtverbund ausschließlich aus den drei genannten Schichten besteht, sodass die Primärschicht und die Tertiärschicht jeweils als Außenschicht vorliegen beziehungsweise im Falle der Fluidleitung die Primärschicht als Innenschicht und die Tertiärschicht als Außenschicht vorliegt. Insbesondere in letzterem Fall dient also die Primärschicht der Führung eines Fluids in der Fluidleitung, wobei die hervorragende Beständigkeit des teilkristallinen isotaktischen Homo-Polypropylens gegenüber einem Fluid, welches in der Fluidleitung geführt wird, genutzt wird.It is preferably provided that the multilayer composite consists exclusively of the three layers mentioned, so that the primary layer and the tertiary layer are each present as an outer layer or, in the case of the fluid line, the primary layer is present as an inner layer and the tertiary layer as an outer layer. In the latter case in particular, the primary layer thus serves to guide a fluid in the fluid line, the excellent resistance of the partially crystalline isotactic homopolypropylene to a fluid which is carried in the fluid line being used.
Der Mehrschichtverbund aus der Primärschicht, der Sekundärschicht und der Tertiärschicht kann in Form eines Dreischicht-Sperrsystems vorliegen beziehungsweise als ein solches bezeichnet werden. Das Dreischicht-Sperrsystem ist beständig gegenüber Permeation, Oligomerauswaschungen und/oder Wasser. Der Mehrschichtverbund dient unabhängig von seiner Ausgestaltung bevorzugt der Herstellung der Fluidleitung. Er kann jedoch auch zur Ausbildung beliebiger anderer Körper, insbesondere Hohlkörper, herangezogen werden, wie beispielsweise eines Fluidbehälters oder dergleichen.The multilayer composite of the primary layer, the secondary layer and the tertiary layer can be in the form of a three-layer barrier system or can be referred to as such. The three-layer barrier system is resistant to permeation, oligomer washout and / or water. Regardless of its design, the multilayer composite is preferably used to manufacture the fluid line. However, it can also be used to form any other body, in particular hollow body, such as a fluid container or the like.
Das zweite Material liegt in Form des Haftvermittlers vor oder weist diesen zumindest auf. Das zweite Material kann also ausschließlich oder lediglich teilweise aus dem Haftvermittler bestehen. Es ist bevorzugt vorgesehen, dass es sich bei dem Haftvermittler um einen leicht fließenden Haftvermittler handelt. Ein solcher wird zum Beispiel in der Verpackungsindustrie erfolgreich für Polypropylen-Folien eingesetzt. Der Haftvermittler basiert vorzugsweise auf dem für die Primärschicht des erfindungsgemäßen Mehrschichtverbunds verwendeten teilkristallinen isotaktischen Homo-Polypropylen und enthält zusätzlich zu diesem ein Additiv, zum Beispiel Maleinsäureanhydrid, als aktives Element. In anderen Worten können sich das erste Material der Primärschicht und das zweite Material der Sekundärschicht lediglich hinsichtlich des Additivs unterscheiden. Alternativ kann der Haftvermittler ein von dem für die Primärschicht verwendeten ersten Material verschiedenes Homo-Polypropylen sein, das mit einem Additiv, insbesondere dem Maleinsäureanhydrid, versetzt ist. Besonders bevorzugt wird als Haftvermittler das Produkt ADMER™ QB520E von der Firma Mitsui Chemicals verwendet.The second material is in the form of the adhesion promoter or at least has this. The second material can therefore consist exclusively or only partially of the adhesion promoter. It is preferably provided that the adhesion promoter is an easy-flowing adhesion promoter. This is successfully used for example in the packaging industry for polypropylene films. The adhesion promoter is preferably based on the partially crystalline isotactic homo-polypropylene used for the primary layer of the multilayer composite according to the invention and, in addition to this, contains an additive, for example maleic anhydride, as the active element. In other Words, the first material of the primary layer and the second material of the secondary layer can only differ with regard to the additive. Alternatively, the adhesion promoter can be a homo-polypropylene which is different from the first material used for the primary layer and which is mixed with an additive, in particular the maleic anhydride. The product ADMER ™ QB520E from Mitsui Chemicals is particularly preferably used as an adhesion promoter.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass das erste Material zusätzlich zu dem Homo-Polypropylen einen Metalldesaktivator in einem Anteil von mindestens 0,05 % bis maximal 0,4 %, bezogen auf die Gesamtmasse des ersten Materials, aufweist. Dies hat beispielsweise den Vorteil, dass durch den Metalldesaktivator insbesondere die Beständigkeit gegen den Degradationseffekt von kupferhaltigen Metalleinsätzen verbessert werden kann. Das für die Primärschicht verwendete teilkristalline isotaktische Homo-Polypropylen ist bevorzugt dadurch charakterisiert, dass es eine Schmelztemperatur (Tm-Wert) beziehungsweise einen Schmelzbereich von 155 °C bis 180 °C, insbesondere 160 °C bis 165 °C, insbesondere von 162,5 °C, aufweist. Es ist bevorzugt vorgesehen, dass der Metalldesaktivator ein Chelat-Ligand ist. Ferner ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass der Metalldesaktivator Bis(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyhydrocinnamoyl)hydrazin ist.Furthermore, it is preferably provided that the first material has, in addition to the homopolypropylene, a metal deactivator in a proportion of at least 0.05% to at most 0.4%, based on the total mass of the first material. This has the advantage, for example, that the metal deactivator, in particular, can improve the resistance to the degradation effect of copper-containing metal inserts. The partially crystalline isotactic homo-polypropylene used for the primary layer is preferably characterized in that it has a melting temperature (T m value) or a melting range from 155 ° C. to 180 ° C., in particular 160 ° C. to 165 ° C., in particular 162, 5 ° C. It is preferably provided that the metal deactivator is a chelate ligand. Furthermore, it is particularly preferably provided that the metal deactivator is bis (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyhydrocinnamoyl) hydrazine.
Es ist bevorzugt vorgesehen, dass das erste Material zusätzlich zu dem Homo-Polypropylen ein Nukleierungsmittel mit einem Anteil von mindestens 0,05 % und/oder bis maximal 0,4 %, bezogen auf die Gesamtmasse des ersten Materials aufweist. Es ist weiter bevorzugt vorgesehen, dass das erste Material zusätzlich zu dem Homo-Polypropylen einen Hydrolysestabilisator mit einem Anteil von mindestens 0,05 % und/oder bis maximal 0,4 %, bezogen auf die Gesamtmasse des ersten Materials, aufweist. Bevorzugt ist hierbei vorgesehen, dass der Hydrolysestabilisitor ein sterisch gehindertes Carbodiimid ist, wobei vorzugsweise zusätzlich als Säureakzeptor ein Metallcarboxylat verwendet wird. Insgesamt kann es also vorgesehen sein, dass das erste Material zusätzlich zu dem Homo-Polypropylen das Anti-Oxidationsmittel und weiter zusätzlich den Metalldesaktivaor und/oder das Nukleierungsmittel und/oder den Hydrolysestabilisator aufweist.It is preferably provided that the first material has, in addition to the homo-polypropylene, a nucleating agent with a proportion of at least 0.05% and / or up to a maximum of 0.4%, based on the total mass of the first material. It is further preferably provided that the first material has, in addition to the homo-polypropylene, a hydrolysis stabilizer with a proportion of at least 0.05% and / or up to a maximum of 0.4%, based on the total mass of the first material. It is preferably provided here that the hydrolysis stabilizer is a sterically hindered carbodiimide, a metal carboxylate preferably being additionally used as the acid acceptor. Overall, it can therefore be provided that the first material has, in addition to the homo-polypropylene, the anti-oxidant and further additionally the metal deactivator and / or the nucleating agent and / or the hydrolysis stabilizer.
Es kann vorgesehen sein, dass das Homo-Polypropylen und/oder das erste Material einen Anteil von einem thermoplastischen Elastomer (TPE), wie beispielsweise Ehylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM) aufweist. Das aus dieser Mischung erhaltene Material wird auch als TPE-O bezeichnet. Besonders bevorzugt ist es vorgesehen, dass der Anteil des thermoplastischen Elastomers als Polymer dem Homo-Polypropylen zugegeben wird. In anderen Worten bedeutet dies, dass es sich bei der Mischung aus Homo-Polypropylen und dem thermoplastischen Elastomer um einen Blend handelt. Hierdurch wird erreicht, dass die Schlagzähigkeit des erhaltenen Werkstoffs erhöht wird.It can be provided that the homo-polypropylene and / or the first material has a proportion of a thermoplastic elastomer (TPE), such as, for example, ethylene-propylene-diene rubber (EPDM). The material obtained from this mixture is also referred to as TPE-O. It is particularly preferably provided that the proportion of the thermoplastic elastomer is added as a polymer to the homo-polypropylene. In other words, this means that the mixture of homo-polypropylene and the thermoplastic elastomer is a blend. This ensures that the impact strength of the material obtained is increased.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass der Mehrschichtverbund eine Gesamtdicke von 0,5 mm bis 5 mm, bevorzugt 1 mm bis 4 mm, besonders bevorzugt 1,5 mm bis 3 mm, aufweist, und/oder dass eine Schichtdicke der Primärschicht zu einer Schichtdicke der Sekundärschicht ein Verhältnis von 10 bis 14 zu 2 bis 4 und/oder die Schichtdicke der Sekundärschicht zu einer Schichtdicke der Tertiärschicht ein Verhältnis von 2 bis 4 zu 14 bis 16 und/oder die Schichtdicke der Primärschicht zu der Schichtdicke der Tertiärschicht ein Verhältnis von 10 bis 14 zu 14 bis 16 aufweist. Unter der Gesamtdicke des Mehrschichtverbunds ist die Summe der Schichtdicken der Primärschicht, der Sekundärschicht und der Tertiärschicht zu verstehen. Die Gesamtdicke kann für die Fluidleitung auch als Wandstärke bezeichnet werden. Die angegebenen Bereiche für die Gesamtdicke resultieren in einem besonders guten Verhältnis zwischen Gewicht und Stabilität des Mehrschichtverbunds. Die Verhältnisse zwischen den Schichtdicken der einzelnen Schichten ermöglichen wiederum einen Mehrschichtverbund mit besonders guten Eigenschaften hinsichtlich der Permeation und der Verbindung der Schichten untereinander. Aus den angegebenen Verhältnissen resultiert beispielsweise ein Verhältnis der Schichtdicken der Primärschicht, der Sekundärschicht und der Tertiärschicht zueinander von 10 bis 14 (Primärschicht) zu 2 bis 4 (Sekundärschicht) zu 14 bis 16 (Tertiärschicht).Furthermore, it is preferably provided that the multilayer composite has a total thickness of 0.5 mm to 5 mm, preferably 1 mm to 4 mm, particularly preferably 1.5 mm to 3 mm, and / or that a layer thickness of the primary layer becomes a layer thickness of Secondary layer a ratio of 10 to 14 to 2 to 4 and / or the layer thickness of the secondary layer to a layer thickness of the tertiary layer a ratio of 2 to 4 to 14 to 16 and / or the layer thickness of the primary layer to the layer thickness of the tertiary layer a ratio of 10 to 14 to 14 to 16. The total thickness of the multilayer composite is the sum of the layer thicknesses of the primary layer, the secondary layer and the tertiary layer. The total thickness for the fluid line can also be referred to as the wall thickness. The ranges given for the total thickness result in a particularly good ratio between weight and stability of the multilayer composite. The relationships between the layer thicknesses of the individual layers in turn enable a multilayer composite with particularly good properties with regard to permeation and the connection of the layers to one another. The ratios given result, for example, in a ratio of the layer thicknesses of the primary layer, the secondary layer and the tertiary layer to one another from 10 to 14 (primary layer) to 2 to 4 (secondary layer) to 14 to 16 (tertiary layer).
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Primärschicht eine Schichtdicke von 0,5 bis 0,7 mm, die Sekundärschicht eine Schichtdicke von 0,1 bis 0,2 mm und die Tertiärschicht eine Schichtdicke von 0,7 bis 0,8 mm aufweist.It is preferably provided that the primary layer has a layer thickness of 0.5 to 0.7 mm, the secondary layer has a layer thickness of 0.1 to 0.2 mm and the tertiary layer has a layer thickness of 0.7 to 0.8 mm.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Primärschicht eine erste Primärteilschicht und eine zweite Primärteilschicht aufweist, wobei die erste Primärteilschicht eine erste Schichtdicke aufweist und aus dem ersten Material, insbesondere dem Homo-Polypropylen, besteht, und die zweite Primärteilschicht eine zweite Schichtdicke aufweist und aus einem Polypropylen-Random-Co-Polymer besteht, welches vorzugsweise ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus Hostalen PP HP1886, Hostalen PP H5416, Hostalen PP XN112-I und Hostalen PP XN125-P. Die zweite Schichtdicke entspricht vorzugsweise genau oder zumindest der ersten Schichtdicke. Die zweite Schichtdicke kann insoweit auch größer sein als die erste Schichtdicke. Besonders bevorzugt betragen die erste Schichtdicke und/oder die zweite Schichtdicke (jeweils) 0,2 mm bis 0,3 mm. Die erste Primärteilschicht besteht zumindest teilweise, insbesondere vollständig, aus dem ersten Material. Die zweite Primärteilschicht besteht zumindest teilweise, insbesondere vollständig, aus dem Polypropylen-Random-Co-Polymer. Die erste Primärteilschicht und die zweite Primärteilschicht grenzen bevorzugt unmittelbar aneinander an. Bevorzugt schließt sich die zweite Primärteilschicht unmittelbar an die Sekundärschicht an, wobei die erste Primärteilschicht auf der der Sekundärschicht abgewandten Seite der zweiten Primärteilschicht angeordnet ist.Furthermore, it is preferably provided that the primary layer has a first primary part layer and a second primary part layer, the first primary part layer having a first layer thickness and consisting of the first material, in particular homopolypropylene, and the second primary part layer having a second layer thickness and one Polypropylene random co-polymer, which is preferably selected from a group consisting of Hostalen PP HP1886, Hostalen PP H5416, Hostalen PP XN112-I and Hostalen PP XN125-P. The second layer thickness preferably corresponds exactly or at least corresponds to the first layer thickness. In this respect, the second layer thickness can also be greater than the first layer thickness. The first layer thickness and / or the second layer thickness are in each case preferably 0.2 mm to 0.3 mm. The first primary sublayer consists at least partially, in particular completely, from the first material. The second primary sublayer consists at least partially, in particular completely, of the polypropylene random copolymer. The first primary sublayer and the second primary sublayer preferably adjoin one another directly. The second primary sub-layer preferably adjoins the secondary layer directly, the first primary sub-layer being arranged on the side of the second primary sub-layer facing away from the secondary layer.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Polyamid der Tertiärschicht ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus Polyamid-612 (PA612), Polyamid-666 (PA666), Polyamid-6 (PA6), Polyamid-12 (PA12), Polyamid-66/610 (PA66/610), Polyamid-66/612 (PA66/612) und Polyamid-46/6 (PA46/6), wobei die genannten Polyamide vorzugsweise jeweils eine Additivierung aufweisen. PA612 weist gute mechanische Eigenschaften, insbesondere eine geringe Wasseraufnahme, eine hohe Temperaturstabilität, eine gute mechanische Verschleißresistenz und eine gute Spannungsrisskorrosionsfestigkeit gegen chemische Auftaumittel, insbesondere Zinkchlorid (ZnCl), auf. Die Tertiärschicht aus PA612 sorgt somit im Aufbau der Fluidleitung für die mechanische Festigkeit.In a further development of the invention it is provided that the polyamide of the tertiary layer is selected from a group consisting of polyamide-612 (PA612), polyamide-666 (PA666), polyamide-6 (PA6), polyamide-12 (PA12), polyamide- 66/610 (PA66 / 610), polyamide-66/612 (PA66 / 612) and polyamide-46/6 (PA46 / 6), the polyamides mentioned preferably each having an additive. PA612 has good mechanical properties, in particular low water absorption, high temperature stability, good mechanical wear resistance and good stress corrosion cracking resistance against chemical thawing agents, especially zinc chloride (ZnCl). The tertiary layer made of PA612 thus ensures the mechanical strength in the structure of the fluid line.
Die Beständigkeit von PA612 gegenüber im Kraftfahrzeugbereich verwendeten Medien, insbesondere in einem Motorraum eines Fahrzeugs vorliegenden Medien, ist sehr gut. Es sind zahlreiche auf PA612 basierende Werkstoffe preiswert marktverfügbar. Das PA612 weist eine sehr gute Haftung zum Haftvermittler auf. Der Werkstoff ist bei Bedarf gut thermofügbar. Der Werkstoff kann mit geeigneten Additiven bei Bedarf thermisch stabilisiert werden, kälteschlagverbessert werden, flammhemmend ausgeführt werden oder abrieboptimiert werden. An einer aus PA612 bestehenden Außenschicht des Mehrschichtverbunds können beispielsweise Halter angebracht werden, zum Beispiel durch thermisches Fügen. Da die Außenschicht des Mehrschichtverbunds, insbesondere im Falle der Ausgestaltung als Fluidleitung, vorzugsweise auch zur Kennzeichnung und Beschriftung dient beziehungsweise verwendbar sein soll, weist der Werkstoff vorzugsweise auch die Eigenschaft eines Farbumschlages bei gängigen Laserbeschriftungsverfahren auf. Soll eine Bedruckung zur Kennzeichnung zum Einsatz kommen, so wird eine geeignete pigmentreiche Tinte verwendet.The resistance of PA612 to media used in the motor vehicle sector, in particular media present in an engine compartment of a vehicle, is very good. Numerous materials based on PA612 are inexpensively available on the market. The PA612 has very good adhesion to the adhesion promoter. If necessary, the material can be thermally joined. If necessary, the material can be thermally stabilized with suitable additives, improved cold weather, flame-retardant or optimized for abrasion. For example, holders can be attached to an outer layer of the multilayer composite consisting of PA612, for example by thermal joining. Since the outer layer of the multi-layer composite, in particular in the case of the configuration as a fluid line, preferably also serves or should be usable for marking and labeling, the material preferably also has the property of a color change in conventional laser labeling processes. If printing is to be used for marking, a suitable pigment-rich ink is used.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Sekundärschicht über eine erste Sekundärteilschicht, eine zweite Sekundärteilschicht sowie eine dritte Sekundärteilschicht verfügt, wobei die erste Sekundärteilschicht aus dem zweiten Material oder einer ersten Variation des zweiten Materials besteht, die zweite Sekundärteilschicht ein Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer (EVOH) aufweist und die dritte Sekundärteilschicht aus dem zweiten Material oder einer zweiten Variation des zweiten Materials besteht. Die erste Sekundärteilschicht und die dritte Sekundärteilschicht nehmen vorzugsweise die zweiten Sekundärteilschicht zwischen sich auf. Hierbei grenzt besonders bevorzugt die zweite Sekundärteilschicht einerseits unmittelbar an die erste Sekundärteilschicht und andererseits unmittelbar an die dritte Sekundärteilschicht an. Die erste Sekundärteilschicht grenzt wiederum bevorzugt unmittelbar an die Primärschicht, insbesondere an die zweite Primärteilschicht, an. Die dritte Sekundärteilschicht grenzt beispielsweise an die Tertiärschicht, insbesondere an eine erste Tertiärteilschicht der Tertiärschicht, an.Furthermore, it is preferably provided that the secondary layer has a first secondary part layer, a second secondary part layer and a third secondary part layer, the first secondary part layer consisting of the second material or a first variation of the second material, the second secondary part layer being an ethylene-vinyl alcohol copolymer (EVOH ) and the third secondary layer consists of the second material or a second variation of the second material. The first secondary part layer and the third secondary part layer preferably accommodate the second secondary part layer between them. In this case, the second secondary part layer particularly preferably borders directly on the one hand on the first secondary part layer and on the other hand directly on the third secondary part layer. The first secondary sublayer in turn preferably adjoins the primary layer, in particular the second primary sublayer. The third secondary part layer borders, for example, on the tertiary layer, in particular on a first tertiary part layer of the tertiary layer.
Die erste Sekundärteilschicht und die dritte Sekundärteilschicht bestehen jeweils zumindest teilweise oder vollständig aus dem zweiten Material oder der jeweiligen Variation desselben. Die erste Variation und die zweite Variation können hierbei dasselbe Material bezeichnen oder voneinander verschieden sein. Die erste Sekundärteilschicht und die dritte Sekundärteilschicht können insoweit aus demselben Material, nämlich dem zweiten Material, bestehen oder aus unterschiedlichen Materialien, die jeweils auf dem zweiten Material beruhen. Beispielsweise besteht eine der Schichten aus dem zweiten Material und die jeweils andere der Schichten aus dem mit einem Additiv versehenen zweiten Material. Die zweite Sekundärteilschicht besteht hingegen zumindest teilweise oder vollständig aus dem Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer.The first secondary part layer and the third secondary part layer each consist at least partially or completely of the second material or the respective variation thereof. The first variation and the second variation can designate the same material or can be different from one another. In this respect, the first secondary part layer and the third secondary part layer can consist of the same material, namely the second material, or of different materials, which are each based on the second material. For example, one of the layers consists of the second material and the other of the layers consists of the second material provided with an additive. In contrast, the second secondary part layer consists at least partially or completely of the ethylene-vinyl alcohol copolymer.
Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass die Tertiärschicht eine erste Tertiärteilschicht und eine zweite Tertiärteilschicht aufweist, wobei die erste Tertiärteilschicht aus einer ersten Variation des dritten Materials, insbesondere aus Polyamid-6 (PA6), und die zweite Tertiärteilschicht aus einer zweiten Variation des dritten Materials, insbesondere aus Polyamid-612 (PA612), besteht. Die erste Tertiärteilschicht und die zweite Tertiärteilschicht grenzen vorzugsweise unmittelbar aneinander an. Weiter bevorzugt grenzt die erste Tertiärteilschicht unmittelbar an die Sekundärschicht, insbesondere an die dritte Sekundärteilschicht, an.Furthermore, it is preferably provided that the tertiary layer has a first tertiary part layer and a second tertiary part layer, the first tertiary part layer made from a first variation of the third material, in particular from polyamide-6 (PA6), and the second tertiary part layer from a second variation of the third material, in particular made of polyamide-612 (PA612). The first tertiary layer and the second tertiary layer preferably adjoin one another directly. The first tertiary part layer further preferably adjoins the secondary layer, in particular the third secondary part layer.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die erste Variation und/oder die zweite Variation des dritten Materials (jeweils) ein Polyamid ist, welches ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus Polyamid-666 (PA666), Polyamid-6 (PA6), Polyamid-12 (PA12) und Co-Polyamid. Bevorzugt sind hierbei die erste Variation und die zweite Variation des dritten Materials voneinander verschieden. Das Polyamid, insbesondere das Polyamid-6, enthält bevorzugt einen Weichmacher und/oder ist - weiter bevorzugt - als Co-Polyamid ausgeführt. Die erste Tertiärteilschicht und/oder die zweite Tertiärteilschicht weisen vorzugsweise (jeweils) eine Schichtdicke beziehungsweise Wandstärke von 0,2 bis 0,4 mm, bevorzugt 0,3 mm, auf.It is preferably provided that the first variation and / or the second variation of the third material (in each case) is a polyamide, which is selected from a group consisting of polyamide-666 (PA666), polyamide-6 (PA6), polyamide-12 ( PA12) and copolyamide. In this case, the first variation and the second variation of the third material are preferably different from one another. The polyamide, in particular polyamide-6, preferably contains a plasticizer and / or is - more preferably - designed as a copolyamide. The first tertiary layer and / or the second tertiary layer preferably have ( in each case) a layer thickness or wall thickness of 0.2 to 0.4 mm, preferably 0.3 mm.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens eine der drei Schichten des Mehrschichtverbunds, das heißt der Primärschicht, der Sekundärschicht und der Tertiärschicht, Verstärkungsfasern aufweist und/oder der Mehrschichtverbund zwischen der Primärschicht und der Sekundärschicht und/oder zwischen der Sekundärschicht und der Tertiärschicht eine Gewebeschicht aus Verstärkungsfasern aufweist. Die Verstärkungsfasern dienen einer Verstärkung des Mehrschichtverbunds beziehungsweise der jeweiligen Schicht, insbesondere einer mechanischen Verstärkung. Die Verstärkungsfasern können grundsätzlich beliebig angeordnet sein. Vorzugsweise sind sie in das Material der jeweiligen Schicht eingebettet, sodass das Material als Faserverbundmaterial vorliegt. Hierbei dient das Material als Matrix, in welche die Verstärkungsfasern eingebettet sein. Unter dem Begriff „Gewebe“, insbesondere „Gewebeschicht“, wird im Rahmen dieser Beschreibung vorzugsweise ein Produkt verstanden, welches durch Verweben von Endlosfasern, wie zum Beispiel eines Rovings, erhalten wird.According to a development of the invention, it is provided that at least one of the three layers of the multilayer composite, that is to say the primary layer, the secondary layer and the tertiary layer, has reinforcing fibers and / or the multilayer composite between the primary layer and the secondary layer and / or between the secondary layer and the tertiary layer has a fabric layer of reinforcing fibers. The reinforcing fibers serve to reinforce the multilayer composite or the respective layer, in particular for mechanical reinforcement. The reinforcing fibers can in principle be arranged in any way. They are preferably embedded in the material of the respective layer, so that the material is in the form of a fiber composite material. The material serves as a matrix in which the reinforcing fibers are embedded. In the context of this description, the term “fabric”, in particular “fabric layer”, is preferably understood to mean a product which is obtained by weaving continuous fibers, such as, for example, a roving.
Bevorzugt sind die Verstärkungsfasern als Langfasern ausgebildet, die - weiter bevorzugt - in Hauptbelastungsrichtung, üblicherweise in Längsrichtung, des Mehrschichtverbunds ausgerichtet sind. In anderen Worten verlaufen die Verstärkungsfasern vorzugsweise zumindest generell oder durchgehend parallel zu der Hauptbelastungsrichtung beziehungsweise der Längsrichtung. Die Langfasern können Bestandteil eines Gewebes oder Geleges sein. Dieses Gewebe beziehungsweise Gelege ist bevorzugt in dem Material eingebettet beziehungsweise liegt zwischen jeweils zwei der Schichten vor. Die Verstärkungsfasern können jedoch auch als Kurzfasern vorliegen, welche vorzugsweise wirr angeordnet sind. Als Verstärkungsfasern werden beispielsweise Kohlenstofffasern, Glasfasern, Keramikfasern, Aramidfasern, Metallfasern, insbesondere Stahlfasein, Naturfasern oder dergleichen verwendet. Im Rahmen dieser Beschreibung werden unter dem Begriff „Langfasern“ bevorzugt Verstärkungsfasern verstanden, die jeweils eine Länge von mindestens 1 mm und/oder höchstens 50 mm aufweisen.The reinforcing fibers are preferably in the form of long fibers which — more preferably — are oriented in the main loading direction, usually in the longitudinal direction, of the multilayer composite. In other words, the reinforcing fibers preferably run at least generally or continuously parallel to the main loading direction or the longitudinal direction. The long fibers can be part of a fabric or scrim. This fabric or scrim is preferably embedded in the material or is present between two of the layers. However, the reinforcing fibers can also be in the form of short fibers, which are preferably arranged in a tangled fashion. For example, carbon fibers, glass fibers, ceramic fibers, aramid fibers, metal fibers, in particular steel fibers, natural fibers or the like, are used as reinforcing fibers. In the context of this description, the term “long fibers” preferably means reinforcing fibers, each of which has a length of at least 1 mm and / or at most 50 mm.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Fluidleitung aus einem Mehrschichtverbund, insbesondere aus einem Mehrschichtverbund gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung, wobei der Mehrschichtverbund eine Primärschicht aus einem ein teilkristallines isotaktisches Homo-Polypropylen aufweisenden ersten Material, eine auf die Primärschicht folgende Sekundärschicht aus einem einen Haftvermittler aufweisenden zweiten Material und eine auf die Sekundärschicht folgende Tertiärschicht aus einem ein Polyamid aufweisenden dritten Material aufweist, wobei das erste Material zusätzlich zu dem Homo-Polypropylen ein Anti-Oxidationsmittel mit einem Anteil von mindestens 0,05 % bis maximal 0,4 %, bezogen auf die Gesamtmasse des ersten Materials, aufweist.The invention further relates to a fluid line made of a multi-layer composite, in particular a multi-layer composite according to the statements made in the context of this description, the multi-layer composite comprising a primary layer made of a partially crystalline isotactic homo-polypropylene, a secondary layer following the primary layer made of a bonding agent second material and a tertiary layer following the secondary layer made of a third material having a polyamide, the first material in addition to the homo-polypropylene an anti-oxidant with a proportion of at least 0.05% to a maximum of 0.4%, based on the total mass of the first material.
Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung des Mehrschichtverbunds beziehungsweise der Fluidleitung wurde bereits hingewiesen. Sowohl die Fluidleitung als auch der Mehrschichtverbund können gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.The advantages of such a configuration of the multilayer composite or of the fluid line have already been pointed out. Both the fluid line and the multilayer composite can be further developed in accordance with the explanations in the context of this description, so that reference is made to this extent.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Primärschicht eine einen Fluidströmungsraum begrenzende Innenschicht der Fluidleitung ist. Das teilkristalline isotaktische Homo-Polypropylen aufweisende erste Material ist besonders beständig gegenüber den üblicherweise im Automobilbau verwendeten Kühlmitteln, insbesondere Kühlmitteln für Brennkraftmaschinen. Aus diesem Grund soll die Primärschicht unmittelbar den Fluidströmungsraum begrenzen. Hierzu liegt sie als Innenschicht der Fluidleitung vor.A further embodiment of the invention provides that the primary layer is an inner layer of the fluid line delimiting a fluid flow space. The partially crystalline isotactic homo-polypropylene first material is particularly resistant to the coolants commonly used in automobile construction, in particular coolants for internal combustion engines. For this reason, the primary layer should directly limit the fluid flow space. For this purpose, it is present as the inner layer of the fluid line.
Im Rahmen einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Fluidleitung als Fluidwellrohr vorliegt und/oder ausgebildet ist. Ein Fluidwellrohr ist ein Rohr aus einem Material mit einer gewissen Festigkeit, das aufgrund einer bestimmten Ausgestaltung, nämlich einer Wellung, eine höhere Flexibilität aufweist als eine Ausgestaltung mit einer ungewellten Form. Die Wellung ist durch einen in Richtung einer Längsmittelachse der Fluidleitung wellenförmig wechselndem Durchmesser ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass eine besonders gute Biegsamkeit der Fluidleitungen realisiert ist.In a preferred embodiment of the invention, it is provided that the fluid line is present and / or is designed as a corrugated fluid tube. A corrugated fluid pipe is a pipe made of a material with a certain strength, which due to a certain design, namely a corrugation, has a higher flexibility than a design with an undulated shape. The corrugation is formed by a wavy changing diameter in the direction of a longitudinal central axis of the fluid line. This has the advantage that the fluid lines are particularly flexible.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Primärschicht eine Schichtdicke von 0,5 bis 0,7 mm und/oder die Sekundärschicht eine Schichtdicke von 0,1 bis 0,2 mm und/oder die Tertiärschicht eine Schichtdicke von 0,7 bis 0,8 mm, aufweist.Furthermore, it is preferably provided that the primary layer has a layer thickness of 0.5 to 0.7 mm and / or the secondary layer has a layer thickness of 0.1 to 0.2 mm and / or the tertiary layer has a layer thickness of 0.7 to 0.8 mm.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung kann unter dem Begriff „Primärschicht“ in Bezug auf eine erfindungsgemäße Fluidleitung auch die „Innenschicht“ verstanden werden, die den Fluidströmungsraum begrenzt. Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Innenschicht aus mehreren Teilschichten, insbesondere einer ersten Innenteilschicht - entsprechend der ersten Primärteilschicht - und einer zweiten Innenteilschicht - entsprechend der zweiten Primärteilschicht -, besteht. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung kann unter dem Begriff „Sekundärschicht“ in Bezug auf eine erfindungsgemäße Fluidleitung diese auch als „Mittelschicht“ verstanden werden. Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Mittelschicht aus mehreren Teilschichten, insbesondere einer ersten Mittelteilschicht - entsprechend der ersten Sekundärteilschicht -, einer zweiten Mittelteilschicht - entsprechend der zweiten Sekundärteilschicht - und einer dritten Mittelteilschicht - entsprechend der dritten Sekundärteilschicht -, besteht. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung kann unter dem Begriff „Tertiärschicht“ in Bezug auf eine erfindungsgemäße Fluidleitung diese auch als „Außenschicht“ verstanden werden. Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Außenschicht aus mehreren Teilschichten, insbesondere einer ersten Außenteilschicht- entsprechend der ersten Tertiärschicht - und einer zweiten Außenteilschicht - entsprechend der zweiten Tertiärschicht -, besteht.In connection with the present invention, the term “primary layer” in relation to a fluid line according to the invention can also be understood to mean the “inner layer” which delimits the fluid flow space. Furthermore, it is preferably provided that the inner layer consists of several partial layers, in particular a first inner partial layer - corresponding to the first primary partial layer - and a second inner partial layer - corresponding to the second primary partial layer. In connection with the present invention, the term “secondary layer” in relation to a fluid line according to the invention can also be understood as a “middle layer”. Furthermore, it is preferably provided that the middle layer consists of several Sublayers, in particular a first middle sublayer - corresponding to the first secondary sublayer -, a second middle sublayer - corresponding to the second secondary sublayer - and a third middle sublayer - corresponding to the third secondary sublayer. In connection with the present invention, the term “tertiary layer” in relation to a fluid line according to the invention can also be understood as an “outer layer”. Furthermore, it is preferably provided that the outer layer consists of several partial layers, in particular a first outer partial layer - corresponding to the first tertiary layer - and a second outer partial layer - corresponding to the second tertiary layer.
Es kann vorgesehen sein, dass die Fluidleitung eine Fluidleitungsaußenschicht aufweist, welche als Flammschutzschicht, Scheuerschutzschicht und/oder als thermische Isolationsschicht ausgebildet ist. Die Fluidleitungsaußenschicht ist vorzugsweise auf die Tertiärschicht beziehungsweise Außenschicht außenseitig aufgebracht beziehungsweise grenzt an diese an oder ist zumindest benachbart zu der Tertiärschicht beziehungsweise Außenschicht angeordnet. In letzterem Fall ist beispielsweise die Fluidleitungsaußenschicht im Querschnitt gesehen in radialer Richtung zumindest bereichsweise oder durchgehend beabstandet von der Tertiärschicht beziehungsweise Außenschicht angeordnet. Die Fluidleitungsaußenschicht kann nachträglich ausgebildet und/oder durch ein entsprechend eingerichtetes Co-Extrusions- oder Mehrlagenverfahren aufgebracht sein. Die Fluidleitungsaußenschicht besteht beispielsweise aus einem geschäumten Material. Das Material der Fluidleitungsaußenschicht kann ein Flammschutzmaterial, ein Scheuerschutzmaterial und/oder ein Isolationsmaterial sein.It can be provided that the fluid line has a fluid line outer layer which is designed as a flame protection layer, abrasion protection layer and / or as a thermal insulation layer. The fluid line outer layer is preferably applied to the outside of the tertiary layer or outer layer or adjoins it, or is at least arranged adjacent to the tertiary layer or outer layer. In the latter case, for example, the fluid line outer layer, viewed in cross section, is arranged in the radial direction at least in regions or at a constant distance from the tertiary layer or outer layer. The fluid line outer layer can be formed subsequently and / or can be applied by an appropriately set up co-extrusion or multilayer process. The fluid line outer layer consists for example of a foamed material. The material of the fluid line outer layer can be a flame retardant material, an abrasion protection material and / or an insulation material.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Fluidleitung einen Fluidleitungsbereich aufweist, in welchem ein Querschnittsverstellelement zur Verstellung eines Durchströmungsquerschnitts der Fluidleitung, insbesondere ein Rückschlagventil, ein Stellventil oder ein Thermostat angeordnet ist. Hierdurch wird eine besonders flexible Verwendung der Fluidleitung realisiert. Durch die Integration des Querschnittsverstellelements liegen zudem aufgrund des hohen Integrationsgrads eine besonders kompakte Bauform und mithin ein geringer Bauraumbedarf vor. Das Querschnittsverstellelement ermöglicht ein Verstellen des Durchströmungsquerschnitts der Fluidleitung, insbesondere des über die Erstreckung der Fluidleitung kleinsten Durchströmungsquerschnitts der Fluidleitung. Das Querschnittsverstellelement kann selbsttätig arbeiten, insbesondere mechanisch oder thermisch. Es kann jedoch auch elektrisch einstellbar sein, beispielsweise ist es hierzu elektrisch an ein Steuergerät angeschlossen. Das Querschnittsverstellelement liegt bevorzugt als Rückschlagventil, Stellventil oder Thermostat vor. Durch die Ausbildung des Fluidleitungsbereich an der Fluidleitung und der Anordnung des Querschnittsverstellelements in diesem wird die Funktion eines Querschnittsverstellelements auf einfache und platzsparende Art und Weise in die Fluidleitung integriert. Durch diese Integration in die Fluidleitung können weitere Verbindungsstellen/Schnittstellen vermieden werden, welche nötig wären, wenn ein erster Fluidleitungsabschnitt mit einem Querschnittsverstellelement verbunden wird und anschließend an das Querschnittsverstellelement ein zweiter Fluidleitungsabschnitt angeschlossen wird. Ferner kann auf ein weiteres Gehäuse entlang der Fluidleitung, insbesondere für das Querschnittsverstellelement, verzichtet werden, sodass kein zusätzlicher Bauraum benötigt wird.In a further development of the invention it is provided that the fluid line has a fluid line area in which a cross-sectional adjustment element for adjusting a flow cross-section of the fluid line, in particular a check valve, a control valve or a thermostat, is arranged. This enables a particularly flexible use of the fluid line. Due to the integration of the cross-section adjustment element, there is also a particularly compact design due to the high degree of integration and therefore a small space requirement. The cross-section adjustment element enables the flow cross-section of the fluid line to be adjusted, in particular the flow cross-section of the fluid line that is smallest over the extent of the fluid line. The cross-sectional adjustment element can work automatically, in particular mechanically or thermally. However, it can also be electrically adjustable, for example it is electrically connected to a control unit for this purpose. The cross-sectional adjustment element is preferably in the form of a check valve, control valve or thermostat. Due to the formation of the fluid line area on the fluid line and the arrangement of the cross-section adjustment element in it, the function of a cross-section adjustment element is integrated into the fluid line in a simple and space-saving manner. Through this integration into the fluid line, further connection points / interfaces can be avoided, which would be necessary if a first fluid line section is connected to a cross-section adjustment element and then a second fluid line section is connected to the cross-section adjustment element. Furthermore, there is no need for a further housing along the fluid line, in particular for the cross-section adjustment element, so that no additional installation space is required.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Fluidleitungsaußenschicht ein optimiertes thermoplastische Elastomer (TPE) oder ein funktional optimiertes thermoplastisches Polyurethan (TPU) oder einen Blend aus dem Homo-Polypropylen und einem thermoplastischen Elastomer (TPE), wie beispielsweise Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM), aufweist oder daraus besteht.Furthermore, it is preferably provided that the fluid line outer layer is an optimized thermoplastic elastomer (TPE) or a functionally optimized thermoplastic polyurethane (TPU) or a blend of the homo-polypropylene and a thermoplastic elastomer (TPE), such as ethylene-propylene-diene rubber ( EPDM), or consists of them.
Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass die Fluidleitung Abmessungen aufweist, welche ausgewählt sind aus einer Gruppe bestehend aus 8x1 mm, 10x1 mm, 12x1,25 mm, 15x1,5 mm, 16x1,5 mm, 18x1,5 mm, 19,5x1,75 mm, 20x1,75 mm, 22x1,75 mm und 25x2 mm. Dabei bezeichnet die jeweils vorne stehende Abmessung den Außendurchmesser oder den Innendurchmesser und die jeweils hinten stehende Abmessung die Gesamtdicke beziehungsweise Gesamtwandstärke der Schichten.Furthermore, it is preferably provided that the fluid line has dimensions which are selected from a group consisting of 8x1 mm, 10x1 mm, 12x1.25 mm, 15x1.5 mm, 16x1.5 mm, 18x1.5 mm, 19.5x1.75 mm, 20x1.75 mm, 22x1.75 mm and 25x2 mm. The dimension at the front denotes the outer diameter or the inner diameter and the dimension at the rear denotes the total thickness or total wall thickness of the layers.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Einschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt
-
1 eine schematische Schnittdarstellung durch eine Fluidleitung aus einem Mehrschichtverbund, -
2 eine schematische Querschnittsdarstellung der Fluidleitung in einer ersten Variante, -
3 eine schematische Querschnittsdarstellung der Fluidleitung in einer zweiten Variante, -
4 eine schematische Längsschnittdarstellung der bereichsweise alsWellrohr ausgestalteten Fluidleitung 11 , -
5 eine schematische Längsschnittdarstellung der Fluidleitung mit einem Rückschlagventil, -
6 eine schematische Längsschnittdarstellung der Fluidleitung mit einem Thermostat.
-
1 2 shows a schematic sectional illustration through a fluid line from a multilayer composite, -
2 1 shows a schematic cross-sectional representation of the fluid line in a first variant, -
3 1 shows a schematic cross-sectional representation of the fluid line in a second variant, -
4 is a schematic longitudinal sectional view of the fluid line configured in some areas as acorrugated pipe 11 . -
5 2 shows a schematic longitudinal sectional view of the fluid line with a check valve, -
6 is a schematic longitudinal sectional view of the fluid line with a thermostat.
Die
In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die Primärschicht
Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass die Primärschicht
Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass die Sekundärschicht
Die Tertiärschicht
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass der Mehrschichtverbund eine Gesamtdicke von 0,5 mm bis 5 mm, bevorzugt 1 mm bis 4 mm, besonders bevorzugt 1,5 mm bis 3 mm, aufweist, und/oder dass zwischen den Schichtdicken der Primärschicht zur Sekundärschicht sowie zur Tertiärschicht ein Verhältnis von 10 bis 14:2 bis 4:14 bis 16, bevorzugt von 10 bis 14:3:15, besonders bevorzugt von 12:3:15, besteht, und/oder zwischen den Schichtdicken der Primärschicht zur Sekundärschicht ein Verhältnis von 10 bis 14:2 bis 4, bevorzugt von 10 bis 14:3, besonders bevorzugt von 12:3, besteht, und/oder zwischen den Schichtdicken der Sekundärschicht zur Tertiärschicht ein Verhältnis von 2 bis 4:14 bis 16, besonders bevorzugt von 3:15, besteht. Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Primärschicht eine Wandstärke von 0,5 bis 0,7 mm, die Sekundärschicht
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Tertiärschicht
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die zweite Tertiärteilschicht
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass mindestens eine der drei Schichten
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Fluidleitung als Fluidwellrohr ausgebildet ist. Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Fluidleitung einen Fluidleitungsbereich aufweist, in welchem ein Querschnittsverstellelement, insbesondere ein Rückschlagventil, ein Stellventil oder ein Thermostat, angeordnet ist. Der Fluidleitungsbereich ist beispielsweise durch Extrudieren ausgebildet, insbesondere während des Extrudierens der Fluidleitung selbst. Auf die genaue Funktion und den Aufbau des Querschnittsverstellelements wird nachfolgend eingegangen.It is preferably provided that the fluid line is designed as a corrugated fluid tube. Furthermore, it is preferably provided that the fluid line has a fluid line area in which a cross-sectional adjustment element, in particular a check valve, a control valve or a thermostat, is arranged. The fluid line area is formed, for example, by extrusion, in particular during the extrusion of the fluid line itself. The exact function and structure of the cross-sectional adjustment element will be discussed below.
Die beschriebene Fluidleitung
Weil die Außenschicht der Fluidleitung
Die Werkstoffe und/oder die Wandstärken der einzelnen Schichten werden insbesondere derart gewählt, dass die Fluidleitung
Technisch bedeutungsvoll ist vor allem, dass durch den Entfall von innen drückenden Biegefedem keine lokalen Verformungen und Belastungen der Innenschicht der Fluidleitung
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Fluidleitung
Zudem ist bevorzugt vorgesehen, dass die Fluidleitungsaußenschicht
Die
Die
Die
Die
Ein Ventilsitz des Rückschlagventils
Die
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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- EP 1771298 B1 [0002]EP 1771298 B1 [0002]
- EP 1771290 B1 [0002]EP 1771290 B1 [0002]
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