DE102018222114A1

DE102018222114A1 - CPE/CR-Mischung zusammen gehärtet durch ein Thiadiazol-oder Triazin-Härtungssystem

Info

Publication number: DE102018222114A1
Application number: DE102018222114.6A
Authority: DE
Inventors: Thomas George Burrowes; Guangzhuo Rong
Original assignee: ContiTech USA Inc
Current assignee: ContiTech USA Inc
Priority date: 2017-12-22
Filing date: 2018-12-18
Publication date: 2019-06-27
Anticipated expiration: 2038-12-19
Also published as: US20190194440A1; US10442925B2; DE102018222114B4

Abstract

Schläuche, die ein Innenrohr, eine außerhalb des Innenrohrs angeordnete Verstärkungsschicht und eine außerhalb der Verstärkungsschicht angeordnete Abdeckschicht aufweisen. Die Abdeckschicht und/oder das Innenrohr sind aus Zusammensetzungen gebildet, die eine Mischung von chloriertem Polyethylen (CPE) und Chloroprenkautschuk (CR) aufweisen, wobei das CPE und der CR in einem Gewichtsverhältnis von CPE:CR von 20:1 bis 1:1 gemischt sind. Die Zusammensetzungen weisen auch ein Härtungssystem auf, das Tetrabutylammoniumbromid (TBAB), Magnesiumoxid (MgO) und eines von einem Thiadiazol oder Thiotriazin enthält. In einigen Aspekten ist das TBAB in einer Menge von 0,2 phr bis 2,5 phr aufgenommen, wobei das MgO in einer Menge von 5 phr bis 20 phr aufgenommen und das eine von einem Thiadiazol oder Thiotriazin in einer Menge von 0,5 phr bis 5 phr aufgenommen ist.

Description

Die Erfindung betrifft Kautschukzusammensetzungen, insbesondere Kautschukzusammensetzungen, die zum Bereitstellen von Schlauch- oder anderen Gegenständen auf Kautschukbasis mit hervorragenden Hochtemperatureigenschaften und Flammfestigkeit sowie Beständigkeit gegen Beschädigungen durch Öl und Kraftstoffe nützlich sind.
Für Schläuche und andere Kautschukgegenstände, die eine oder mehrere Schichten erfordern, die unter Hochtemperaturbedingungen ausreichende Eigenschaften besitzen müssen, während sie Flammen ausgesetzt sind und/oder Öl oder Kraftstoffen ausgesetzt sind, werden üblicherweise bestimmte Kautschukmaterialien verwendet, um solche Eigenschaften zu erzielen. Einige beispielhafte Kautschukprodukte dieses Typs schließen eine Kraftstoffleitung (SAE-30R7), die in Kraftfahrzeuganwendungen verwendet wird, einen Schweißschlauch, einen Kaltseiten-Rücklauf-Turboladerschlauch, eine feuerfeste Förderbandabdeckung, ein Kraftübertragungsriemen, eine Luftfeder für Anwendungen, bei denen hohe Temperaturen auftreten, und dergleichen ein. Herkömmliche Kautschukmaterialien, die zur Bildung dieser Produkttypen verwendet werden, schließen typischerweise synthetischen Kautschuk aus chlorsulfoniertem Polyethylen (CSM) und/oder Chloroprenkautschuk (CR) ein. Synthetischer chlorsulfonierter PolyethylenKautschuk und Chloroprenkautschuk haben jedoch bestimmte Nachteile, wie Formulierungsbeschränkungen, komplizierte Verarbeitung sowie relativ hohe Kosten. Alternativ werden chloriertes Polyethylen (CPE) und CR bekanntermaßen in verschiedenen Verhältnissen gemischt und mit einer Mischung aus Metalloxid-Härtungssystem und einem Peroxid-Härtungssystem gemeinsam gehärtet. Im Stand der Technik wird auch oftmals CPE als Additiv in der CR-Formulierung für verschiedene Zwecke verwendet. Dieser Ansatz verwendet ein Hybridhärtungssystem (Metalloxid und Peroxid), bei dem es sich um ein komplexes Härtungssystem handelt. Ein weiterer Nachteil ist auch, dass Peroxid nicht in Kautschukproduktdeckmassen verwendet werden kann, die einer Heißluft- oder Dampfhärtung unterzogen werden, da Sauerstoff mit Peroxid reagiert und einen Elastomerabbau verursacht. Darüber hinaus erfordert Peroxid im Allgemeinen teurere Bestandteile in der Verbindung. Außerdem kann kostengünstiges aromatisches Verarbeitungsöl die Peroxidhärtungssysteme beeinträchtigen.
Daher ist es wünschenswert, Kautschukgegenstände mit Schicht(en) mit ausreichenden Eigenschaften unter Hochtemperaturbedingungen bereitzustellen, während sie Flammen ausgesetzt sind und/oder Öl oder Kraftstoffen ausgesetzt sind, und gleichzeitig die Verwendung von kostspieligen Rohmaterialien und komplizierten Härtungssystemen zu vermeiden, wobei dieser Bedarf mindestens teilweise mit Ausführungsformen gemäß dieser Offenbarung erfüllt wird.
Diese Kurzdarstellung wird bereitgestellt, um eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der ausführlichen Beschreibung weiter unten beschrieben werden. Diese Kurzdarstellung soll weder Schlüssel- oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands identifizieren, noch soll sie als Hilfe zur Begrenzung des Schutzumfangs des beanspruchten Gegenstands verwendet werden.
In einem ersten Aspekt der Offenbarung weisen Zusammensetzungen eine Mischung von chloriertem Polyethylen (CPE) und Chloroprenkautschuk (CR) auf, wobei CPE und CR in einem Gewichtsverhältnis von CPE:CR von 20:1 bis 1:1 gemischt werden, sowie ein Härtungssystem, das Tetrabutylammoniumbromid (TBAB), Magnesiumoxid (MgO) und eines von Thiadiazol oder Thiotriazin umfasst. Die Zusammensetzungen können ferner Antimontrioxid aufweisen und das Antimontrioxid kann in einer Menge von 0,4 phr bis 4 phr aufgenommen werden. In einigen Aspekten beträgt das Gewichtsverhältnis von CPE:CR 9:1 bis 7:3.
In einigen Fällen ist das TBAB in einer Menge von 0,2 phr bis 2,5 phr aufgenommen, wobei das MgO in einer Menge von 5 phr bis 20 phr aufgenommen und das eine von einem Thiadiazol oder Thiotriazin in einer Menge von 0,5 phr bis 5 phr aufgenommen ist. In einigen Aspekten sind die Härtungssysteme frei von freiem Schwefel und Peroxid. In einigen Fällen ist das TBAB in einer Menge von 0,3 phr bis 2 phr aufgenommen. In einigen Fällen ist das eine von einem Thiadiazol oder Thiotriazin in einer Menge von 0,8 phr bis 3 phr aufgenommen.
In einem anderen Aspekt der Offenbarung weisen Kraftstoffleitungen ein Innenrohr, eine außerhalb des Innenrohrs angeordnete Verstärkungsschicht und eine außerhalb der Verstärkungsschicht angeordnete Abdeckschicht auf. Die Abdeckschicht kann aus Zusammensetzungen gebildet sein, die eine Mischung von chloriertem Polyethylen (CPE) und Chloroprenkautschuk (CR) aufweisen, wobei das CPE und der CR in einem Gewichtsverhältnis von CPE:CR von 20:1 bis 1:1 gemischt sind. Die Zusammensetzungen weisen ferner ein Härtungssystem auf, das Tetrabutylammoniumbromid (TBAB), Magnesiumoxid (MgO) und eines von einem Thiadiazol oder Thiotriazin enthält. Die Zusammensetzungen können ferner Antimontrioxid aufweisen.
In noch einem anderen Aspekt der Offenbarung weisen Schläuche ein Innenrohr, eine Verstärkungsschicht, die außerhalb des inneren Rohrs angeordnet ist, und eine Abdeckschicht auf, die außerhalb der Verstärkungsschicht angeordnet ist, wobei das Innenrohr aus Zusammensetzungen gebildet sein kann, die eine Mischung aus chloriertem Polyethylen (CPE) und Chloroprenkautschuk (CR) aufweisen, wobei CPE und CR in einem CPE:CR-Gewichtsverhältnis von 20:1 bis 1:1 gemischt werden. Die Zusammensetzungen weisen ferner ein Härtungssystem auf, das Tetrabutylammoniumbromid (TBAB), Magnetismus (MgO) und eines von einem Thiadiazol oder Thiotriazin enthält. Die Zusammensetzungen können ferner Antimontrioxid aufweisen.
Bestimmte Ausführungsformen der Offenbarung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen. Es versteht sich jedoch, dass die beiliegenden Figuren die verschiedenen hierin beschriebenen Implementierungen veranschaulichen und den Schutzumfang der hierin beschriebenen verschiedenen Technologien nicht einschränken sollen, und:

1 zeigt in perspektivischer Ansicht einen Schlauch gemäß einigen Aspekten der Offenbarung; und,
2 zeigt in perspektivischer Ansicht einen weiteren Schlauch gemäß einigen Aspekten der Offenbarung;
3 veranschaulicht in perspektivischer Ansicht noch einen weiteren Schlauch gemäß einigen Aspekten der Offenbarung; und,
4 zeigt in perspektivischer Ansicht einen weiteren Schlauch gemäß einigen Aspekten der Offenbarung.

Die folgende Beschreibung der Variationen ist lediglich veranschaulichend und soll den Schutzumfang der Offenbarung, ihre Anwendung oder Verwendungen in keiner Weise einschränken. Die Beschreibung und die Beispiele werden hier nur zum Zweck der Veranschaulichung der verschiedenen Ausführungsformen der Offenbarung präsentiert und sollten nicht als Einschränkung des Umfangs und der Anwendbarkeit der Offenbarung ausgelegt werden. In der Kurzdarstellung der Offenbarung und dieser ausführlichen Beschreibung sollte jeder numerische Wert einmal als durch den Begriff „etwa“ modifiziert gelesen werden (sofern nicht bereits ausdrücklich so modifiziert), und dann erneut als nicht modifiziert gelesen werden, sofern im Kontext nichts anderes angegeben ist. In der Kurzdarstellung der Offenbarung und dieser detaillierten Beschreibung muss man auch verstehen, dass eine Konzentration oder Menge oder ein Wertebereich, der als nützlich, geeignet oder dergleichen aufgeführt oder beschrieben ist, als eine beliebige Konzentration oder Menge oder ein beliebiger Wert innerhalb des Bereichs, einschließlich der Endpunkte, als angegeben zu betrachten ist. Beispielsweise ist „ein Bereich von 1 bis 10“ so zu lesen, dass er jede mögliche Zahl entlang des Kontinuums zwischen etwa 1 und etwa 10 angibt. Selbst wenn also bestimmte Datenpunkte innerhalb des Bereichs oder sogar keine Datenpunkte innerhalb des Bereichs explizit identifiziert werden oder sich nur auf einige wenige beziehen, versteht es sich, dass Erfinder zu schätzen wissen und davon ausgehen, dass alle Datenpunkte innerhalb des Bereichs als angegeben gelten, und dass die Erfinder über den gesamten Bereich und alle Punkte innerhalb des Bereichs verfügten.
Sofern nicht ausdrücklich gegenteilig angegeben, bezieht sich „oder“ auf ein einschließendes Oder und nicht auf ein ausschließendes Oder. Zum Beispiel wird eine Bedingung A oder B durch eine beliebige der folgenden erfüllt: A ist wahr (oder vorhanden) und B ist falsch (oder nicht vorhanden), A ist falsch (oder nicht vorhanden) und B ist wahr (oder vorhanden) und sowohl A als auch B sind wahr (oder vorhanden).
Außerdem wird die Verwendung von „ein“, „einer“, „eines“ eingesetzt, um Elemente und Komponenten der Ausführungsformen hierin zu beschreiben. Dies geschieht lediglich aus Zweckmäßigkeitsgründen und um einen allgemeinen Sinn des Konzepts der Offenbarung zu vermitteln. Diese Beschreibung sollte so gelesen werden, dass sie einen oder mindestens einen einschließt und der Singular auch den Plural einschließt.
Die hier verwendete Terminologie und Ausdrucksweise dient beschreibenden Zwecken und sollte nicht als den Schutzumfang einschränkend aufgefasst werden. Eine Sprache wie „einschließlich“, „umfassend“, „aufweisend“, „enthaltend“ oder „einbeziehend“ und Variationen davon soll breit gefasst sein und den danach aufgelisteten Gegenstand, Äquivalente und zusätzlichen, nicht aufgeführten Gegenstand einschließen.
Wie hier verwendet, bedeuten sämtliche Bezugnahmen auf „eine Ausführungsform“, dass ein bestimmtes Element, Merkmal, eine bestimmte Struktur oder Eigenschaft, die in Verbindung mit der Ausführungsform beschrieben wird, in mindestens einer Ausführungsform enthalten ist. Das Auftreten des Ausdrucks „in einer Ausführungsform“ an verschiedenen Stellen in der gesamten Spezifikation bezieht sich nicht unbedingt auf die gleiche Ausführungsform.
Einige Schlauchausführungsformen gemäß der Offenbarung haben die in 1 dargestellte Struktur. Der Schlauch 100 ist aus mindestens einem Innenrohr 102, einer Verstärkungsschicht 104 und einer äußeren Abdeckschicht 106 zusammengesetzt. In einigen Aspekten ist das Innenrohr 102 aus der Zusammensetzung gemäß der Offenbarung gebildet, während in einigen anderen Aspekten die äußere Abdeckschicht 106 aus der Zusammensetzung gemäß der Offenbarung gebildet ist. Es liegt innerhalb des Schutzumfangs der Offenbarung, dass sowohl das Innenrohr 102 als auch die äußere Abdeckschicht 106. Solange dies in dem Bereich liegt, in dem die Eigenschaften der Schläuche der Offenbarung nicht beeinträchtigt werden, kann in einigen Aspekten auch eine andere Zusammensetzung als die Zusammensetzung der vorliegenden Offenbarung für das Innenrohr 102 oder die äußere Abdeckschicht 106 verwendet werden.
In einigen Ausführungsformen des Kraftstoffleitungsschlauchs der Offenbarung können durch Verwenden der Zusammensetzung der Offenbarung auf diese Weise für die Abdeckschicht 106 Kraftstoffleitungen mit der gewünschten Leistung gemäß Spezifikationen, wie dem SAE International Standard J30_201202, erhalten werden. Wenn eine solche Zusammensetzung für die Abdeckschicht 106 verwendet wird, ist die Zusammensetzung, die das Innenrohr bildet, nicht besonders eingeschränkt, solange sie Eigenschaften eines Ausmaßes aufweist, das die Eigenschaften der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung für Kraftstoffleitungen nicht beeinträchtigt.
Mit erneuter Bezugnahme auf 1 schließen Zusammensetzungen, die in dem Innenrohr 102 und/oder der Abdeckschicht 106 zusammengesetzt sind, eine Mischung aus chloriertem Polyethylen (CPE) und Chloroprenkautschuk (CR) ein. Während ein beliebiges geeignetes Gewichtsverhältnis von CPE:CR verwendet werden kann, werden in einigen Fällen CPE und CR in einem CPE:CR-Gewichtsverhältnis im Bereich von 20:1 bis 1:1 gemischt. Die Zusammensetzungen weisen ferner ein Härtungssystem auf, umfassend Tetrabutylammoniumbromid (TBAB), Magnesiumoxid (MgO) und eines von einem Thiadiazol- oder Thiotriazinmaterial. Die Zusammensetzungen weisen ferner Antimontrioxid als Flammschutzsynergist in Kombination mit den halogenierten Materialien auf. Die Aufnahme anderer herkömmlicher Verarbeitungsmaterialien und Materialien, die wünschenswerte Eigenschaften bereitstellen, liegt im Geist und Schutzumfang der Offenbarung.
Das Härtungssystem für die Mischung aus chloriertem Polyethylen (CPE) und Chloroprenkautschuk (CR) ist insofern einzigartig, als es die Notwendigkeit der Verwendung von Peroxid oder herkömmlichen Schwefelhärtungsmitteln vermeidet und daher keine derartigen Materialien aufweist. Das Härtungssystem ermöglicht auch die Verwendung anderer wünschenswerter Materialien anstelle herkömmlicher Weichmacher. Beispielsweise können in einigen Ausführungsformen der Offenbarung kostengünstige aromatische Öle verwendet werden, die typischerweise nicht in auf Peroxid basierenden Härtungssystemen verwendbar sind.
Ein nützliches Material in einigen Ausführungsformen des Härtungssystems der Offenbarung ist 1,3,5-Triazin-2,4,6(1H,3H,5H)-trithion, eine Thiotriazinverbindung, die im Handel beispielsweise in der Zisnet®-Produktfamilie erhältlich ist.
Ein anderes nützliches Material in einigen anderen Ausführungsformen des Härtungssystems der Offenbarung ist N-Benzothiazol-2-ylsulfanyl-N-tert-butylbenzothiazol-2-sulfenamid, eine Thiadiazolverbindung, die im Handel beispielsweise in der Vanax®-Produktfamilie erhältlich ist.
Während beliebige geeignete Materialien aus chloriertem Polyethylen (CPE) in Ausführungsformen der Offenbarung nützlich sein können, schließen einige Beispiele im Handel erhältlicher CPE-Materialien die Weipren®-Produktfamilie von China Yaxing, wie Weipren® 4136LS, Weipren® 7130 und dergleichen ein. Gleichermaßen können beliebige geeignete Chloroprenkautschuk (CR) -Materialien in Ausführungsformen der Offenbarung nützlich sein, und einige Beispiele im Handel erhältlicher CPE-Materialien schließen die Baypren®-Produktfamilie von Arlanxeo Performance Elastomers wie Baypren® 210 und dergleichen ein. Der Bereich der Gewichtsverhältnisse von CPE zu CR kann von 20:1 bis 1:1, von 9:1 bis 7:3 oder sogar von 5:1 bis 3:1 reichen. In einer Ausführungsform beträgt das Gewichtsverhältnis von CPE zu CR 4:1.
Die Verstärkungsschicht 104, die den Schlauch 100 bildet, ist nicht besonders eingeschränkt, aber wie die Verstärkungsschicht eines herkömmlichen Schlauchs kann es sich um eine oder mehrere Schichten eines Garns, das aus einer Vinylonfaser, Reyonfaser, Polyesterfaser, Nylonfaser, Aramidfaser usw. hergestellt ist, oder eines Metalldrahtes oder Metalllegierungsdrahtes usw. handeln, der geflochten, spiralförmig umhüllt oder in eine Mehrzahl spiralförmiger Schichten umhüllt ist, die in entgegengesetzten Richtungen gewickelt sind.
Ferner ist es bei der Herstellung einiger Schläuche gemäß der Offenbarung möglich, das Innenrohr 102 durch bekannte Extrusionsverfahren herzustellen, gegebenenfalls eine optionale Verbindungsschicht oder Verstärkung auf seiner äußeren Oberfläche bereitzustellen, die Verstärkungsschicht 104 über diese zu flechten und spiralförmig anzuordnen und diese mit der äußeren Abdeckung 106 durch Extrusion abzudecken, um die Schichten des Schlauchs einstückig zu verbinden. Die Schläuche können dann gehärtet werden.
In einem anderen Aspekt der Offenbarung haben einige Schlauchausführungsformen die in 2 dargestellte Struktur. Der Schlauch 200 weist ein Innenrohr 102, eine Verstärkungsschicht 104, eine äußere Abdeckung 106, ähnlich dem oben beschriebenen Schlauch 100 auf und weist ferner eine Lagenverstärkungsschicht 208 auf, die zwischen dem Innenrohr 102 und der Verstärkungsschicht 104 angeordnet ist. Die Lagenverstärkungsschicht 208 ist nicht besonders eingeschränkt, kann jedoch aus einer Vinylonfaser, Reyonfaser, Polyesterfaser, Nylonfaser oder Aramidfaser usw. in einer Lagenkonfiguration hergestellt sein.
In noch einem anderen Aspekt der Offenbarung haben einige Schlauchausführungsformen die in 3 dargestellte Struktur. Der Schlauch 300 weist ein Innenrohr 102, eine Verstärkungsschicht 104, eine Reibungsschicht 310, eine zweite Verstärkungsschicht 312 und eine äußere Abdeckung 106 auf. Die zweite Verstärkungsschicht 312 ist nicht besonders eingeschränkt, kann jedoch aus einer Vinylonfaser, Reyonfaser, Polyesterfaser, Nylonfaser, aromatischen Polyamidfaser usw. oder einem harten Stahldraht usw. hergestellt sein, der geflochten, spiralförmig umhüllt oder in eine Mehrzahl spiralförmiger Schichten umhüllt ist, die in entgegengesetzten Richtungen gewickelt sind.
In einigen anderen Aspekten der Offenbarung haben Schlauchausführungsformen die in 4 dargestellte Struktur. Der Schlauch 400 weist ein Innenrohr 102, eine Verstärkungsschicht 104, eine Reibungsschicht 310, eine zweite Verstärkungsschicht 312 und eine äußere Abdeckung 106 auf. Der Schlauch weist ferner eine Lagenverstärkungsschicht 208 auf, die zwischen dem Innenrohr 102 und der Verstärkungsschicht 104 angeordnet ist.
In Bezug auf die Verstärkungsschichten 104, die Reibungsschichten 310, zweite Verstärkungsschichten 312, äußeren Abdeckungen 106 und Lagenverstärkungsschichten, die oben dargestellt sind, können diese aus beliebigen geeigneten Materialien gebildet werden, die dem Fachmann bekannt sind. In einigen Aspekten können solche Schichten aus den Materialien gebildet werden, die in der US-Patentschrift Nr. 6,179,008 B1 offenbart sind, die hierin durch Bezugnahme aufgenommen wird.
Wie oben beschrieben, kann jede der Verstärkungsschichten durch spiralförmiges Wickeln einer oder mehrerer Schichten eines Garns oder harten Stahldrahtes gebildet werden. In den Fällen, in denen zwei Schichten eines Garns, Metalldrahtes oder eines Metalllegierungsdrahts verwendet werden, kann eine erste Schicht in einer ersten Wickelrichtung spiralförmig gewickelt sein und eine zweite Schicht kann in einer zweiten Wickelrichtung entgegen der ersten Wickelrichtung gewickelt sein. In einigen Fällen ist die erste Schicht in einem positiven Winkel zur Längsachse des Schlauchs und die zweite Schicht in einem negativen Winkel zur Längsachse gelegt. Der Winkel einer der Schichten kann zwischen 45° und 65° liegen und der Winkel der anderen Schichten zwischen -45° und -65°.
Die in Ausführungsformen gemäß der Offenbarung verwendete Reibungsschicht ist typischerweise 0,020 Zoll (0,5 mm) bis 0,051 Zoll (1,3 mm) dick und ist typischer von 0,024 Zoll (0,6 mm) bis 0,043 Zoll (1,1 mm) dick und ist in einigen Aspekten 0,028 Zoll (0,7 mm) bis 0,035 Zoll (0,9 mm) dick. Die Reibungsschicht kann aus einer beliebigen geeigneten härtbaren Zusammensetzung auf Kautschukbasis gebildet sein, die einen solchen Kautschuk wie Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR), hydrierten NBR, vernetzten NBR (XNBR), Fluorelastomer, Epichlorhydrin, Nitril, carboxylierten Nitrilkautschuk, CPE, CSM oder Mischungen davon enthält.
Der in der Reibungsschicht einiger Schläuche gemäß der Offenbarung verwendete härtbare Kautschuk kann auch verschiedene Additive in herkömmlichen oder geeigneten Mengen enthalten, die dem Durchschnittsfachmann bekannt sind. Solche Additive können Verzögerungsmittel, um eine übermäßig schnelle Härtung zu verhindern, Antioxidationsmittel, Haftvermittler, Verarbeitungshilfsmittel, Verstärkungsmittel, Talk und Füllstoffe wie Ruß, Siliciumdioxid, andere mineralische Füllstoffe, Lignin und dergleichen einschließen. Verstärkende Füllstoffe werden typischerweise in einer Menge verwendet, die im Bereich von 50 Teilen pro hundert Teile Harz (phr) bis 150 phr liegt. In einigen Ausführungsformen ist Talk in einer Menge von 10 phr bis 60 phr aufgenommen, und dies kann in Zusammensetzungen enthalten sein, die in beliebigen Schichten der Schläuche nützlich sind.
Unter erneuter Bezugnahme auf Abdeckschichten haben Abdeckschichten in einigen Ausführungsformen gemäß der Offenbarung eine Dicke von 0,039 Zoll (1 mm) bis 0,12 Zoll (3 mm), von 0,059 Zoll (1,5 mm) bis 0,098 Zoll (2,5 mm) und in einigen Fällen 0,067 Zoll (1,7 mm) bis 0,075 Zoll (1,9 mm). In einigen Aspekten kann die Abdeckschicht aus den oben beschriebenen CPE:CR-Zusammensetzungen oder anderen geeigneten Kautschuken wie Polychloropren, NBR/PVC-Kautschukmischung, NBR, Epichlorhydrinkautschuk, chlorsulfoniertem Polyethylen, hydriertem NBR, Fluorelastomer, Styrol-Butadienkautschuk und dergleichen oder Mischungen davon gebildet sein. Jedes der die Abdeckschicht bildenden Materialien kann ferner mit Metallteilchen, Ruß oder anderen elektrisch leitfähigen Teilchen, Flocken oder Faserfüllstoffen beladen sein, um den Schlauch zur statischen Ableitung oder für andere Anwendungen elektrisch leitfähig zu machen. Die Zusammensetzungen, die die Abdeckschicht bilden, schließen auch Additive wie Verzögerungsmittel zur Verhinderung einer übermäßig schnellen Härtung, Antioxidationsmittel, Haftvermittler, Verarbeitungshilfsmittel, Verstärkungsmittel und Füllstoffe wie Ruß, Siliciumdioxid, andere mineralische Füllstoffe, Lignin und dergleichen ein.
Wie oben beschrieben, kann das Innenrohr aus CPE:CR-Zusammensetzungen oder anderen geeigneten Kautschuken wie Polychloropren, NBR/PVC-Kautschukmischung, NBR, Epichlorhydrinkautschuk, chlorsulfoniertem Polyethylen, hydriertem NBR, Fluorelastomer, Styrolbutadienkautschuk und dergleichen oder Mischungen davon gebildet sein. Eine beliebige geeignete Menge dieser Materialien kann verwendet werden. Zusätzliche Füllstoffe und Zusatzstoffe können in die Formulierung der Zusammensetzung aufgenommen sein, abhängig von den Erfordernissen der jeweils vorgesehenen Anwendung. Solche Füllstoffe und Additive, die funktionell oder inert sein können, können Härtungsmittel oder -systeme, Benetzungsmittel oder Tenside, Weichmacher, Verarbeitungsöle, Pigmente, Dispergiermittel, Farbstoffe und andere Färbemittel, Trübungsmittel, Schäumungs- oder Antischaummittel, antistatische Mittel, Haftvermittler wie Titanate, Kettenverlängerungsöle, Klebrigmacher, Fließmodifizierer, Pigmente, Schmiermittel, Silane und andere Mittel, Stabilisatoren, Emulgatoren, Antioxidationsmittel, Verdickungsmittel, freien Schwefel, Peroxid(e) und/oder Flammschutzmittel einschließen. Die Formulierung des Materials kann in einer herkömmlichen Mischvorrichtung als Beimischung der Kautschuk- und Füllstoffkomponenten und etwaiger zusätzlicher Füllstoffe oder Zusatzstoffe compoundiert werden.
Die Dicke des Innenrohrs kann in einigen Ausführungsformen gemäß der Offenbarung von 0,089 Zoll (2 mm) bis 0,157 Zoll (4 mm), von 0,098 Zoll (2,5 mm) bis 0,138 Zoll (3,5 mm) und in einigen Fällen 0,106 Zoll (2,7 mm) bis 0,130 Zoll (3,3 mm) betragen.
Beispiele
Die folgenden experimentellen Daten wurden zum Zweck der weiteren Veranschaulichung der Natur einiger Ausführungsformen und Aspekte der Offenbarung erstellt und sollen den Schutzumfang davon nicht einschränken. Die folgenden Beispiele wurden zur Veranschaulichung verbesserter Eigenschaften der Abdeckschicht und/oder des Innenrohrs für die Herstellung und Hochleistungsschläuche gemäß einigen Aspekten der Offenbarung dargestellt. Die Bestandteile für jedes der Bspl. 1 bis Bspl. 5, die in Tabelle 1 unten dargestellt sind, wurden in einem einzigen Durchlauf in einem Banbury®-Mischer gemischt, um eine produktive Mischung bereitzustellen, und die Beispielmischungen wurden bei einer Temperatur von 113 °C zugetropft. Dann wurden die Beispielmischungen zu Platten mit einer Dicke von 2 mm gemahlen und 30 Minuten bei 163 °C gehärtet. Dieses Verfahren mit einem einzigen Durchlauf unterscheidet sich von einem typischen Verfahren mit zwei Durchläufen, bei dem zuerst eine nicht-produktive Mischung gebildet wird, gefolgt von einem zweiten Durchlauf mit enthaltenen Härtungsmitteln, um eine produktive Mischung bereitzustellen.

Die Prüfung der physikalischen Eigenschaften wurde an den gehärteten Beispielplatten durchgeführt, wobei die Werte in den nachstehenden Tabellen 2 angegeben sind. Die Bewertungen für Zug (MPa), Dehnung % und Mod 100 (MPa) wurden gemäß ASTM D412 durchgeführt. Shore-A wurde gemäß ASTM D2240 durchgeführt und Quellvolumen % gemäß ASTM D471. Die Adhäsion an eine NBR/PVC-Verbindung wurde durchgeführt, indem Streifen der Beispielmischungen, die mit Streifen einer NBR/PVC-Verbindung gepaart wurden, gemeinsam gehärtet wurden und danach die Reißfestigkeit an einem Instron®-Instrument gemessen wurde. Tabelle 1

Bestandteil	Bspl. 1	Bspl. 2	Bspl. 3	Bspl. 4	Bspl. 5
Weipren® 4136LS (CPE)	45	40	35	30	20
Weipren® 7130 (CPE)	55	50	45	40	30
Baypren® 210 (CR)	0	10	20	30	50
N762 Ruß	80	80	80	80	80
Calciumcarbonat	50	50	50	50	50
Aluminiumoxidtrihydrat	20	20	20	20	20
Dioctylphthalat (Weichmacher)	35	35	35	35	35
2-Ethylhexyldiphenylphosphat (Weichmacher)	10	10	10	10	10
SONGNOX® 1024 (Antioxidationsmittel)	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5
TMQ (Antioxidationsmittel)	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5
Paraffinwachs	2	2	2	2	2
Zinkborat	0,9	0,9	0,9	0,9	0,9
Antimontrioxid	0,9	0,9	0,9	0,9	0,9
Zisnet® F	2	2	2	2	2
TBAB (50 % aktiv)	1	1	1	1	1
Magnesiumoxid	10	10	10	10	10
PHR-Durchlauf gesamt:	312,8	312,8	312,8	312,8	312,8

Tabelle 2

Prüfung	Bspl. 1	Bspl. 2	Bspl. 3	Bspl. 4	Bspl. 5
Mooney Scorch (30 min @ 121 °C)
ML	33,5	36,23	37,4	34,41	29,33
t5	11,0	6,03	6,0	4,94	4,64
Mooney Viscosity (@ 100 °C)
ML(1+4)	82,1	81,64	86,1	78,28	65,49
Rheometer (30 min @ 163 °C)
Min	3,63	4,151	3,8	3,885	3,227
Max	15,81	14,86	17,91	14,81	15,84
Trisl	1,51	0,96	0,94	0,68	0,59
T25	4,1	2,28	2,2	1,21	1,05
S25	6,68	6,822	7,31	6,609	6,377
T90	24,13	25,32	23,55	25,87	3,42
S90	14,61	13,79	16,5	13,71	14,57
Rate	1,07	1,79	2,22	3,39	5,19
Menge	12,18	10,71	14,11	10,92	12,61
Ursprüngliche physikalische Eigenschaften
Zug, MPa	9,6	9,9	10,2	10,1	10,2
Dehnung, %	423	366	342	298	260
Mod 100, MPa	3,3	3,3	3,4	3,4	3,6
Shore-A-Härte, pts	77	73	74	72	71
Luftofenalterung (70 min @ 100 °C)
Zugretention, %	108	107	101	102	89
Dehnungsretention, %	74	76	76	85	76
Härteveränderung, pts	+1	+4	+3	+5	+4

Fluidimmersion (70 min @ 100 °C/IRM903)
Quellvolumen %	61	58	50	53	45
Adhäsion an eine NBR/PVC-Verbindung,
N/mm	5,8	20,0	14,3	19,6	19,6

Die obigen Prüfergebnisse zeigen die Vorteile der Verwendung einer Mischung aus CPE und CR, um mindestens akzeptable, wenn nicht sogar hervorragende Eigenschaften zum Bilden solcher Gegenstände wie Abdeckschichten, Innenschläuche und dergleichen zu erreichen.
Die vorstehende Beschreibung der Ausführungsformen wurde zum Zwecke der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Es werden beispielhafte Ausführungsformen bereitgestellt, damit diese Offenbarung gründlich genug ist und Fachleuten den Schutzumfang vermittelt. Zahlreiche spezifische Details wie Beispiele spezifischer Komponenten, Vorrichtungen und Verfahren, sind angegeben, um ein gründliches Verständnis der Ausführungsformen der Offenbarung zu ermöglichen, sie sollen jedoch nicht erschöpfend sein oder die Offenbarung einschränken. Man wird zu schätzen wissen, dass es innerhalb des Schutzumfangs der Offenbarung liegt, dass einzelne Elemente oder Merkmale einer bestimmten Ausführungsform im Allgemeinen nicht auf diese bestimmte Ausführungsform beschränkt sind, sondern gegebenenfalls austauschbar sind und in einer ausgewählten Ausführungsform verwendet werden können, selbst wenn dies nicht speziell dargestellt oder beschrieben ist. Dasselbe kann auch auf viele Arten und Weisen variiert werden. Solche Variationen sind nicht als Abweichung von der Offenbarung zu betrachten, und alle derartigen Modifikationen sollen in den Schutzumfang der Offenbarung fallen.
Wenngleich vorstehend einige Ausführungsformen der Offenbarung ausführlich beschrieben wurden, wird der Durchschnittsfachmann problemlos erkennen, dass viele Modifikationen möglich sind, ohne wesentlich von den Lehren dieser Offenbarung abzuweichen. Dementsprechend sollen solche Modifikationen im Schutzumfang dieser Offenbarung, wie in den Ansprüchen definiert, enthalten sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 6179008 B1 [0027]

Claims

Schlauch (100), umfassend ein Innenrohr (102), eine außerhalb des Innenrohrs (102) angeordnete Verstärkungsschicht (104) und eine außerhalb der Verstärkungsschicht (104) angeordnete Abdeckschicht (106); dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckschicht (106) Folgendes umfasst: a) eine Mischung von chloriertem Polyethylen (CPE) und Chloroprenkautschuk (CR), wobei das CPE und der CR in einem Gewichtsverhältnis von CPE:CR von 20:1 bis 1:1 gemischt werden; und, b) ein Härtungssystem, umfassend Tetrabutylammoniumbromid (TBAB), Magnesiumoxid (MgO) und eines von einem Thiadiazol oder Thiotriazin
Schlauch (100) nach Anspruch 1, wobei das TBAB in einer Menge von 0,2 phr bis 2,5 phr aufgenommen ist, wobei das MgO in einer Menge von 5 phr bis 20 phr aufgenommen ist und wobei eines von Thiadiazol oder Thiotriazin in einer Menge von 0,5 phr bis 5 phr aufgenommen ist.
Schlauch (100) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das Härtungssystem frei von freiem Schwefel und Peroxid ist.
Schlauch (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abdeckschicht (106) ferner Antimontrioxid umfasst.
Schlauch (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das TBAB in einer Menge von 0,3 phr bis 2 phr aufgenommen ist.
Schlauch (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Thiadiazol oder Thiotriazin in einer Menge von 0,8 phr bis 3 phr aufgenommen ist.
Schlauch (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gewichtsverhältnis von CPE:CR von 9:1 bis 7:3 beträgt.
Schlauch (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Innenrohr (102) eine Mischung von chloriertem Polyethylen (CPE) und Chloroprenkautschuk (CR) umfasst, die in einem Gewichtsverhältnis von CPE:CR von 20:1 bis 1:1 gemischt sind.
Schlauch (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Innenrohr (102) Nitril-Butadien-Kautschuk (NBR) umfasst.