DE102021201848A1 - Mehrlagiger permeationsarmer Schlauch - Google Patents

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Klaus Brühne
Thomas Stefan
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen mehrlagigen Schlauch, der eine einlagige oder mehrlagige Außenschicht auf Basis mindestens eines Elastomers, und eine einlagige oder mehrlagige Innenschicht auf Basis mindestens eines Tetrafluorethylen/Hexafluorpropylen/Vinylidenfluorid-Terpolymers umfasst, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Schlauches sowie die Verwendung des Schlauches als Kraftstoffschlauch.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen mehrlagigen Schlauch, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Schlauchs sowie die Verwendung des Schlauchs als Kraftstoffschlauch oder Tankentlüftungsschlauch.
  • Bei Schläuchen, die für den Transport von aggressiven Medien, wie z.B. Säuren, Kraftstoffen oder Ölen, verwendet werden, gegebenenfalls auch bei erhöhten Temperaturen, gelten hohe Anforderungen an die Beständigkeit der eingesetzten Schlauchmaterialien. Hierfür wird der Schlauch in der Regel mit einer Innenschicht versehen, die eine Barriere- oder Sperrfunktion gegenüber dem zu transportierenden Medium aufweist.
  • Für die Innenschicht mit Sperrschichtfunktion gegenüber dem zu transportierenden Medium werden wegen seiner Medien sowie hohen Temperaturbeständigkeit insbesondere Fluorkautschukmischungen eingesetzt.
  • Diese so genannten FKM-Mischungen, vormals auch als FPM-Mischungen bezeichnet, können mit Polyolen und quarternären Ammoniumsalzen, wie z.B. in der DE 43 11 549 A1 oder in der EP 1 096 190 B1 beschrieben, oder bisphenolisch und/oder peroxidisch, wie z.B. in der EP 1 396 670 B1 beschrieben, vernetzt sein.
  • Es werden auch Mischungen aus Fluorthermoplastvernetztem FPM als permeationsarmes Material für Innenschichten von Schläuchen eingesetzt. Diese Mischungen werden auch als FTPV (fluorthermoplastische Vulkanisate) bezeichnet.
  • Schläuche sollen in der Regel auch eine dynamische Tüchtigkeit, insbesondere einen kleinen Mindestbiegeradius oder eine Elastizität, aufweisen und dennoch bei hohem Druck, z.B. von mehr als 7 bar, betrieben werden können. Dynamische Tüchtigkeit und Undurchlässigkeit sind miteinander verknüpfte Werkstoffeigenschaften, die gewünscht sind, aber einen Zielkonflikt darstellen.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, Schläuche bereitzustellen, die sowohl eine verbesserte dynamische Tüchtigkeit aufweisen als auch permeationsarm, insbesondere mit Bezug auf Kraftstoffe, sind und dabei Betriebsdrücke von mindestens 7 bar tolerieren können.
  • Diese Aufgabe wurde überraschenderweise durch einen mehrlagigen Schlauch, mindestens umfassend die folgenden Schichten:
    • - eine einlagige oder mehrlagige Außenschicht auf Basis mindestens eines Elastomers, und
    • - eine einlagige oder mehrlagige Innenschicht auf Basis mindestens eines Tetrafluorethylen/Hexafluorpropylen/Vinylidenfluorid-Terpolymers, gelöst.
  • Im Folgenden kann das Wort „umfassend“ sowohl „enthaltend“ als auch „bestehend aus“ bedeuten.
  • Unter der Außenschicht wird die Schicht verstanden, die die äußerste Schicht des Schlauches darstellt und damit mit der Umwelt in Kontakt steht.
  • Unter der Innenschicht wird die Schicht verstanden, die die innerste Schicht des Schlauches darstellt und damit mit dem Medium im Inneren des Schlauches in Kontakt steht. Die Innenschicht kann auch als Sperrschicht bezeichnet werden.
  • Die Außenschicht und die Innenschicht können jeweils einlagig oder mehrlagig ausgebildet sein. Die einzelnen Lagen können in ihrer quantitativen und/oder qualitativen Zusammensetzung gleich oder verschieden sein.
  • Bei dem Elastomer in der Außenschicht kann es sich um Kautschuke und/oder um thermoplastische Elastomere handeln, die allein oder in Kombination verwendet werden können.
  • Die einlagige oder mehrlagige Innenschicht ist auf Basis mindestens eines Tetrafluorethylen (PTFE) / Hexafluorpropylen (HFP) / Vinylidenfluorid (VDF) -Terpolymers aufgebaut.
  • Solche Polymere, die auch als THV-Polymere bekannt sind, sind dem Fachmann bekannt und weisen vorzugsweise die allgemeine Formel (I) auf.
    Figure DE102021201848A1_0001
  • THV-Polymere zeichnen sich durch eine hohe Flexibilität aus und sind resistent gegenüber den meisten Chemikalien, insbesondere gegenüber Kraftstoffen. THV-Polymere sind ferner einfach zu verarbeiten.
  • Geeignete THV-Polymere umfassen beispielsweise THV-Polymere des Herstellers Dyneon vom Typ THV500 G Z (nicht elektrisch leitend) oder THV-Polymere vom Typ 505 ESD Z (elektrisch leitfähig).
  • Das mindestens eine THV-Polymer ist vorzugsweise in einer Menge von 50 % bis 100 %, vorzugsweise von 100 % in der Innenschicht vorhanden.
  • Die Dicke der einlagigen oder mehrlagigen Innenschicht auf Basis mindestens eines THV-Polymers beträgt dabei vorzugsweise von 0,1 bis 0,4 mm.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Innenschicht keine weiteren Polymere neben dem mindestens einen THV-Polymer.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist der erfindungsgemäße mehrlagige Schlauch dadurch gekennzeichnet, dass auf der Seite der Innenschicht, die nicht mit dem Medium, das sich im Inneren des Schlauches befindet in Kontakt steht, eine weitere Schicht, umfassend mindestens einen Perfluorkautschuk (FFPM oder FFKM), aufgebracht ist. Weitere Schichten auf Basis von FFKM oder FKM sind ebenso möglich. Eine solche Schicht kann als zweite Sperrschicht verstanden werden. Dies hat den Vorteil, dass die Permeation von Kraftstoff weiter reduziert werden kann.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist der erfindungsgemäße mehrlagige Schlauch dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Außenschicht und der Innenschicht mindestens ein Festigkeitsträger angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass eine erhöhte Druckbeständigkeit und eine hohe dynamische Festigkeit erreicht werden kann.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist der erfindungsgemäße mehrlagige Schlauch dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Innenschicht und der Außenschicht eine einlagige oder mehrlagige Zwischenschicht angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass durch den Einsatz alternativer Elastomere eine Kostenreduktion möglich ist.
  • Als Zwischenschicht wird hierbei eine Schicht verstanden, die weder mit der Umwelt des Schlauches, noch mit dem Medium im Inneren des Schlauches in Kontakt steht, aber vorzugsweise keine zweite Sperrschicht ist.
  • Die einlagige oder mehrlagige Zwischenschicht umfasst vorzugsweise mindestens ein Elastomer, das auch in der Innenschicht bzw. Außenschicht verwendet wird.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist der erfindungsgemäße mehrlagige Schlauch dadurch gekennzeichnet, dass der mehrlagige Schlauch die folgenden Schichten in dieser Reihenfolge von außen nach innen umfasst:
    • - eine einlagige oder mehrlagige Außenschicht auf Basis mindestens eines Elastomers,
    • - ein einlagiger oder mehrlagiger Festigkeitsträger,
    • - eine einlagige oder mehrlagige Zwischenschicht auf Basis mindestens eines Elastomers, und
    • - eine einlagige oder mehrlagige Innenschicht auf Basis mindestens eines Tetrafluorethylen/Hexafluorpropylen/Vinylidenfluorid-Terpolymers.
  • Der mindestens eine Festigkeitsträger ist vorzugsweise ein textiler Festigkeitsträger. Als textile Materialien kommen hierzu insbesondere Fäden, Kabel, Geflechte, Gewebe, spiralisierte Lagen, Gestricke und/oder Gewirke in Frage.
  • Als Materialien für die vorzugsweise textilen Festigkeitsträger können alle der fachkundigen Person bekannten und geeigneten Materialien verwendet werden, die bevorzugt aus der Gruppe, umfassend Polyamid (PA), z.B. PA6, PA6.6, PA11, PA12, PA6.10, PA6.12, und/oder Copolyamide und/oder Polyester (PES) und/oder Rayon und/oder Polyethylenterephthalat (PET) und/oder Polyethylennaphthalat (PEN) und/oder Polybutylenterephthalat (PBT) und/oder Polycarbonat (PC) und/oder ungesättigtem Polyesterharz (UP) und/oder Poly(1,4-cyclohexandimethylenterephthalat) (PCDT) und/oder Baumwolle und/oder Zellwolle und/oder Polyvinylalkohol (PVAL) und/oder Polyoxibenzonaphtoat und/oder Polyvinylacetat (PVA) und/oder Polyetheretherketon (PEEK) und/oder Polyethylen-2,6-naphthalat (PEN) und/oder Polyphenylen und/oder Polyphenylenoxid (PPO) und/oder Polyphenylensulfid (PPS) und/oder Polyphenylenether und/oder Polybenzoxazol (PBO) und/oder Polyoxadiazol (POD) und/oder Polyetherimid (PEI) und/oder m-Aramid und/oder p-Aramid und/oder Glas und/oder Basalt und/oder Metall und/oder Carbon und/oder Keramik und/oder Kohlenstoff und/oder Wolle und/oder Baumwolle und/oder Polypropylen und/oder Melamin und/oder modifizierte Viskose und/oder Gestein und/oder hochkristallinen Polymerfasern und/oder Fluorpolymere, wie beispielsweise Fluorsilikon, Polytetrafluorethylen (PTFE) und Perfluorethylenpropylen (FEP), und/oder Fluor-Copolymere, wie beispielsweise Poly(vinylidenfluorid-co-hexafluorpropylen) (VDF/HFP), Poly(vinylidenfluorid-co-hexafluorpropylen-co-tetrafluorethylen) (TFB), Poly(vinylidenfluorid-co-tetrafluorethylen-co-perfluormethylvinylether) (VDF/TFE/PMVE), Poly(tetrafluorethylen-co-propylen) (TFE/P) und Poly(vinylidenfluorid-co-chlortrifluorethylen) (VDF/CTFE) ausgewählt sind.
  • Bevorzugt sind hierbei Aramide (Ar). Diese haben den Vorteil, dass sie eine geringe Dehnung bei gleichzeitig hoher Festigkeit gewährleisten.
  • Die Materialien für die Festigkeitsträgerschicht können allein oder in Kombination verwendet werden, d.h., es sind auch sogenannte Hybridsysteme geeignet. Insbesondere werden bevorzugt Materialien mit besonders guter dynamischer Leistungsfähigkeit allein oder in Kombination eingesetzt, die gleichzeitig eine geringe Volumenzunahme zeigen, wie beispielsweise PVAL, Rayon, PES oder Aramid sowie Gemische und Hybride aus einem oder mehreren davon.
  • Die Festigkeitsträgerschicht, umfassend mindestens einen Festigkeitsträger, kann einlagig oder mehrlagig gestaltet sein. Bei einer mehrlagigen Festigkeitsträgerschicht sind vorzugsweise alle Lagen aus einem der oben genannten Materialien für Festigkeitsträgerschichten.
  • Bei einer mehrlagigen Festigkeitsträgerschicht werden die mehreren Schichten an Festigkeitsträgern vorzugsweise mittels einer dazwischenliegenden Schicht miteinander verbunden. Die Schicht umfasst vorzugsweise mindestens ein Elastomer, das auch in der Innenschicht, Außenschicht und/oder Zwischenschicht, wie vorstehend definiert, verwendet wird.
  • Die einzelnen Festigkeitsträger umfassen vorzugsweise helikal um den Schlauch gewundene Fäden, Filamentfasern, Monofile, Stapelfasern, Zwirne, Garne und/oder Kabel. Sind mehrere Festigkeitsträger vorhanden, so können diese in derselben Richtung helikal um den Schlauch gewunden werden. In einer anderen Ausführungsform weisen aufeinanderfolgenden Schichten eine entgegengesetzte helikale Windung um den Schlauch auf.
  • Die einzelnen Festigkeitsträger umfassen in einer anderen Ausführungsform ein Geflecht. Dabei sind die Kett- und Schussfäden beide vorzugsweise nicht parallel bzw. entlang der Längenrichtung des Schlauches ausgerichtet, sondern in einem Winkel mit Bezug auf die Längenrichtung des Schlauches ausgerichtet, sodass Kett- und Schussfäden einzeln betrachtet ebenfalls helikal um den Schlauch gewunden sind.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist der erfindungsgemäße mehrlagige Schlauch dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Elastomer der Außenschicht und falls vorhanden das mindestens eine Elastomer aus der Zwischenschicht unabhängig voneinander ausgewählt und aus der Gruppe, umfassend Ethylen-Propylen-Mischpolymerisat (EPM), Ethylen-Propylen-Dien-Mischpolymerisat (EPDM), Nitrilkautschuk (NBR), (teil)hydrierter Nitrilkautschuk (HNBR), Fluor-Kautschuk (FPM bzw. FKM), Chloropren-Kautschuk (CR), Naturkautschuk (NR), Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), Isopren-Kautschuk (IR), Butylkautschuk (HR), Brombutylkautschuk (BIIR), Chlorbutylkautschuk (CUR), Butadien-Kautschuk (BR), chloriertes Polyethylen (CM), chlorsulfoniertes Polyethylen (CSM), Polyepichlorhydrin (ECO), Ethylen-Vinylacetat-Kautschuk (EVA), Ethylen-Acrylat-Kautschuk (AEM), Acrylat-Kautschuk (ACM), Siliconkautschuk (MVQ), fluorierter Methylsilikonkautschuk (MFQ), Perfluorkautschuk (FFPM oder FFKM) und/oder Polyurethan (PU).
  • Vorzugsweise beträgt die Menge an Elastomer in der jeweiligen Schicht von 50 % bis 100 %.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist der erfindungsgemäße mehrlagige Schlauch dadurch gekennzeichnet, der er den folgenden Aufbau aufweist: Innenschicht: THV
    Zwischenschicht: ECO/AEM/ACM/FKM/FFKM
    Festigkeitsträger: p-AR/m-AR/PES
    Außenschicht: AEM/ACM/CM/ECO
  • Dabei sind alle möglichen Unterkombinationen der vorstehenden Ausführungsformen explizit mitoffenbart.
  • In einer anderen Ausführungsform sind in der Außenschicht ECO, CM, AEM und/oder ACM, insbesondere CM oder CM bevorzugt, da diese die beste Beständigkeit gegen Umweltmedien aufweisen, und dabei kostengünstig und elektrisch leitfähig sind.
  • Vorzugsweise beträgt die Menge an ECO, CM, AEM und/oder ACM in der Außenschicht von 50 % bis 100 %.
  • Vorzugsweise ist die Außenschicht elektrisch leitfähig, bevorzugt durch den Einsatz von ACM oder CM.
  • Bevorzugt sind in der Zwischenschicht ECO, AEM und/oder ACM, insbesondere ECO, da ECO benzinbeständig und AEM sowie ACM dieselbeständig sind.
  • Vorzugsweise beträgt die Menge an ECO, AEM und/oder ACM in der Zwischenschicht von 50 % bis 100 %.
  • Das mindestens eine Elastomer kann vernetzt oder unvernetzt vorliegen.
  • (Irreversibel) vernetzte Elastomere werden im Allgemeinen durch Vulkanisation von natürlichen und synthetischen Kautschuken hergestellt. Unter Vulkanisation versteht man die Überführung von plastischen, kautschukartigen, ungesättigten oder gesättigten Polymeren in den gummielastischen Zustand, klassischerweise durch Vernetzung mit Schwefel(-Verbindungen). Dabei werden die einzelnen Polymerketten irreversibel durch kovalente Bindungen miteinander verbunden. Bei manchen Synthesekautschuken - insbesondere bei hoch oder vollständig gesättigten Kautschuken - werden schwefelfreie Vernetzer als Vulkanisationsmittel verwendet, wie z.B. Peroxide, Metalloxide (MgO, ZnO), Diamine und/oder Bisphenole.
  • In einer Ausführungsform ist die Innenschicht elektrisch nicht leitfähig und die Außenschicht nicht elektrisch leitfähig.
  • In einer Ausführungsform ist die Innenschicht elektrisch leitfähig und die Außenschicht nicht elektrisch leitfähig.
  • In einer anderen Ausführungsform ist die Innenschicht nicht elektrisch leitfähig und die Außenschicht elektrisch leitfähig.
  • In einer anderen Ausführungsform ist die Innenschicht elektrisch leitfähig und die Außenschicht elektrisch leitfähig.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist der erfindungsgemäße mehrlagige Schlauch dadurch gekennzeichnet, dass die Innenschicht und/oder die Außenschicht elektrisch leitfähig sind.
  • Um elektrische Leitfähigkeit zu erreichen, können den einzelnen Schichten demensprechende Additive zugesetzt werden. Diese umfassen beispielsweise Ruß, Graphen und/oder Carbon-Nanotubes.
  • Besonders bevorzugt sind hierbei Leitruße, so dass am Fertigteil ein Wert von vorzugsweise <10^6 Ohm erreicht werden kann.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist der erfindungsgemäße mehrlagige Schlauch dadurch gekennzeichnet, dass der Mindestbiegeradius (Rmin) 20 mm für DN 3,2 bis DN 40, vorzugsweise für DN 7,3 beträgt. Die Bestimmung von Rmin wird beispielsweise in der EN ISO 6803 (2017) beschrieben.
  • Wir oben ausgeführt, umfassen die einzelnen Festigkeitsträger vorzugsweise helikal um den Schlauch gewundene Fäden oder Kabel aus den vorstehend genannten Materialien.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist der erfindungsgemäße mehrlagige Schlauch dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Festigkeitsträger in einem Winkel bezogen auf die Längenrichtung des mehrlagigen Schlauches angeordnet ist, d.h. helikal um diesen gewickelt ist, und dieser Festigkeitsträgerwinkel von 30° bis 57°, vorzugsweise von 44° bis 55° beträgt.
  • Die einzelnen Festigkeitsträger umfassen in einer anderen Ausfürhungsform ein Geflecht. Dabei sind die Kett-und Schussfäden beide vorzugsweise nicht parallel bzw. entlang der Längenrichtung des Schlauches ausgerichtet, sondern in einem Winkel mit Bezug auf die Längenrichtung des Schlauches ausgerichtet, sodass Kett- und Schussfäden einzeln betrachtet ebenfalls helikal um den Schlauch gewunden sind.
  • Der Winkel für die Kett- und/oder Schussfäden einzeln betrachtet, beträgt vorzugsweise von 30° bis 57°, vorzugsweise von 44° bis 55°.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist der erfindungsgemäße mehrlagige Schlauch dadurch gekennzeichnet, dass die Innenschicht, und/oder die Außenschicht und/oder falls vorhanden die Zwischenschicht und/oder jede sonstige enthaltene Schicht mindestens ein Additiv umfasst, wobei das mindestens eine Additiv ausgewählt ist aus der Gruppe, umfassend Siliziumdioxid (Silica/Kieselsäure), Kaolin, Titandioxid, Fettsäuren, Weichmacher, Gleitmittel, Geruchsabsorber, antimikrobiellen Substanzen, organischen und anorganischen Farbpigmenten, Haftvermittler, Verarbeitungshilfsmittel, Flammschutzmittel, Alterungsschutzmittel, Metalloxiden und Metallhydroxiden, Verzögerern, Aktivatoren, Faktis, Graphit, Carbon Nanotubes, Kohlefasern und/oder Ruß.
  • Diese Additive können jeweils in einer Menge von 0,1 bis 200 phr in der jeweiligen Schicht des mehrschichtigen Schlauches vorhanden sein.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist der erfindungsgemäße mehrlagige Schlauch dadurch gekennzeichnet, dass der mehrlagige Schlauch bei einem Mindestdruck von 0 bar bis 40 bar oder von mindesten 7 bar einsetzbar ist.
  • In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist der erfindungsgemäße mehrlagige Schlauch dadurch gekennzeichnet, dass der mehrlagige Schlauch bei einem Druck von 5 bar bis 40 bar im Vorlauf einsetzbar ist.
  • In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist der erfindungsgemäße mehrlagige Schlauch dadurch gekennzeichnet, dass der mehrlagige Schlauch bei einem Druck von 0 bar bis 5 bar im Rücklauf einsetzbar ist.
  • Hinsichtlich des Herstellungsverfahrens unterliegt der erfindungsgemäße mehrschichtige Schlauch keinen speziellen Einschränkungen. Die einzelnen Schichten des erfindungsgemäßen mehrschichtigen flexiblen Schlauches, wie die Innenschicht, die Zwischenschicht oder die Außenschicht, können durch die dem Fachmann bekannten übliche Verfahren hergestellt werden.
  • Besonders bevorzugt wird der erfindungsgemäße mehrschichtige flexible Schlauch nach einem Verfahren hergestellt, bei dem die Innenschicht und die Außenschicht und gegebenenfalls die Zwischenschicht durch Extrudieren, Kalandrieren und/oder Spritzgießen hergestellt werden, um einen Schlauchrohling zu erhalten, anschließend gegebenenfalls mit dem mindestens einen Festigkeitsträger konfektioniert und einer abschließenden Vulkanisation unterzogen wird.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft zudem einen mehrschichtigen flexiblen Schlauch, erhältlich gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren.
  • Dabei gelten alle für den mehrschichtigen Schlauch beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen analog für das erfindungsgemäße Verfahren und für den gemäß dem Verfahren erhaltenen mehrschichtigen Schlauch.
  • Der erfindungsgemäße mehrschichtige Schlauch unterliegt bezüglich seiner Verwendung keinen Einschränkungen und kann insbesondere ein Kraftstoffschlauch, Tankentlüftungsschlauch, Bremsschlauch, Kupplungsschlauch, Kühlwasserschlauch, Chemieschlauch, beheizbarer Schlauch, Trinkwasserschlauch, Lebensmittelschlauch, Krümmerschlauch, Offshore- und Marine-Schlauch, Bunkerschlauch, Klimaschlauch oder Farbspritzschlauch sein.
  • Der erfindungsgemäße mehrschichtige flexible Schlauch, wie vorstehend beschrieben oder durch das vorstehend beschriebene Verfahren erhältlich, ist vorzugsweise ein Kraftstoffschlauch oder ein Tankentlüftungsschlauch, insbesondere in einem Kraftfahrzeug.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft auch einen mehrschichtigen flexiblen Schlauch, wie vorstehend beschrieben oder durch das vorstehend beschriebene Verfahren erhältlich, als Kraftstoffschlauch, insbesondere in einem Kraftfahrzeug vorzugsweise bei einem Betriebsdruck von 0 bar bis 40 bar oder von mehr als 7 bar (bis etwa 40 bar), oder bei 5 bar bis 40 bar, vorzugsweise in einem Vorlauf, oder bei 0 bar bis 5 bar, vorzugsweise in einem Rücklauf.
  • Die produktrelevanten Eigenschaften des erfindungsgemäßen Erzeugnisses sollen wie folgt dargestellt werden:
    • Der Schlauch ist gegenüber der Serie flexibler. Er kann daher in Einbausituationen mit engen Biegeradien leichter montiert werden. Die besseren dynamischen Eigenschaften verlängern die Lebensdauer. Zudem ist der Schlauch gegenüber der Serie vorteilhaft mit Hinblick auf die Permeation von Kraftstoff. Ferner sind die HC-Emissionen reduziert.
  • Die Erfindung wird anschließend durch nicht beschränkende Beispiele unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.
    • 1: Erfindungsgemäßer 4-lagiger Schlauch mit helikal gewundenem Festigkeitsträger. (01) Innenschicht, THV; (02) Zwischenschicht, ECO, (03) Festigkeitsträger, Aramid helikal gewunden; (04) Außenschicht, CM (elektrisch leitfähig).
    • 2: Erfindungsgemäßer 4-lagiger Schlauch mit geflochtenem Festigkeitsträger. (01) Innenschicht, THV; (02) Zwischenschicht, ECO, (03) Festigkeitsträger, Aramid geflochten; (04) Außenschicht, CM (elektrisch leitfähig).
    • 3: Vergleich Kraftstoffpermeation von Kraftstoffschläuchen gemäß DIN 73379.
    • 4: Permeationsvergleich THV vs. FKM in % nach CARB-Temperaturzyklus.
  • Beispiele
  • Beispiel 1:
  • Es wurden erfindungsgemäße Schläuche mit dem folgenden Aufbau hergestellt:
  • Variante mit helikal gewundenem Festigkeitsträger:
    Innenschicht: THV-Polymer vom Typ THV500 G Z oder 505 ESD Z
    Zwischenschicht:  ECO (frei von Schwermetallen)
    Festigkeitsträger:  Aramid (helikal gewunden oder geflochten)
    Außenschicht: CM (elektisch leitfähig)
  • Variante mit geflochtenem Festigkeitsträger:
    Innenschicht: THV-Polymer vom Typ THV500 G Z oder 505 ESD Z
    Zwischenschicht:  ECO (frei von Schwermetallen)
    Festigkeitsträger  Aramid (geflochten)
    Außenschicht: CM (elektisch leitfähig)
  • Generell geeignet sind mehrschichtiger Schläuche mit folgendem Aufbau:
    Innenschicht: THV-Polymer vom Typ THV500 G Z oder 505 ESD Z
    Zwischenschicht:  ECO und/oder AEM
    Festigkeitsträger:  Aramid (helikal gewunden oder geflochten)
    Außenschicht: ECO, CM, AEM und/oder ACM
  • Die Konstruktion kann auch als 5-Lagenschlauch mit einer zusätzlichen FKM-Sperrschicht ausgeführt werden.
  • Diese Schläuche zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass sie sowohl eine dynamische Tüchtigkeit als auch Elastizität aufweisen als auch permeationsarm, insbesondere mit Bezug auf Kraftstoffe, sind und dabei Betriebsdrücke von mindestens 7 bar tolerieren können.
  • Beispiel 2:
  • Es wurde die Kraftstoffpermeation von Kraftstoffschläuchen gemäß DIN 73379 (7-2014) gemessen. Die Prüftemperatur betrug 80°C, das Prüfmedium war FAM-B, wobei FAM-B ein normierter Prüfkraftstoff gemäß der Definition in DIN 51604-2:1984 ist.
  • Verglichen wurde ein Schlauch mit einem Aufbau THV/ECO/AR/ACM (von Innen nach Außen) mit einem Schlauch mit einem Aufbau F-TPV/ECO/AR/ACM (von Innen nach Außen).
  • Die Ergebnisse sind in 3 zusammengefasst.
  • Beispiel 3:
  • Es wurde die Kraftstoffpermeation von THV vs. FKM in % nach CARB-Temperaturzyklus verglichen.
  • OEM (z.B. BMW GS97014-1) nimmt dabei Bezug auf die CARB-Gesetzgebung (California Air. Resources Board).
  • SHED = Sealed Housing for Evaporative Determination (definierte Prüfkammern).
  • Die Ergebnisse sind in 4 zusammengefasst.
  • Beispiel 4:
  • Es wurde die dynamische Leistungsfähigkeit, bzw die Dynamische Lebensdauerprüfung gemäß EN ISO 6803 (2017) an Formschläuchen untersucht.
  • Als Vorgabe diente die VW TL 82253 (Technische Liefervorschrift von Volkswagen) mit den folgenden Spezifikationen:
    • Medium: Prüföl Titan 11 S, Mediumtemperatur 100°C; Kammertemperatur 100°C;
    • Druckimpulsfrequenz 0,5 Hz, Prüfdruck12 bar;
    • Geforderte Lastwechselzahl 350.000 LW
  • Prüfung 1:
  • Medium: Prüföl Titan 11 S, Mediumtemperatur 100°C; Kammertemperatur 100°C;
    Druckimpulsfrequenz 1 Hz.
    Ergebnis: 12 bar 500.000 LW + 16 bar 500.000LW (Gesamt: 1.000.000 LW)
  • Prüfung 2:
  • Medium: Prüföl Titan 11 S, Mediumtemperatur 110°C; Kammertemperatur 130°C;
    Druckimpulsfrequenz 0,5 Hz.
    Ergebnis: 12 bar 500.000 LW + 16 bar 500.000LW (Gesamt: 1.000.000 LW)
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 4311549 A1 [0004]
    • EP 1096190 B1 [0004]
    • EP 1396670 B1 [0004]

Claims (13)

  1. Mehrlagiger Schlauch, mindestens umfassend die folgenden Schichten: - eine einlagige oder mehrlagige Außenschicht auf Basis mindestens eines Elastomers, und - eine einlagige oder mehrlagige Innenschicht auf Basis mindestens eines Tetrafluorethylen/Hexafluorpropylen/Vinylidenfluorid-Terpolymers.
  2. Mehrlagiger Schlauch gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Außenschicht und der Innenschicht mindestens einen einlagigen oder mehrlagigen Festigkeitsträger angeordnet ist.
  3. Mehrlagiger Schlauch gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,dass zwischen der Außenschicht und der Innenschicht eine einlagige oder mehrlagige Zwischenschicht angeordnet ist.
  4. Mehrlagiger Schlauch gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mehrlagige Schlauch die folgenden Schichten in dieser Reihenfolge von außen nach innen umfasst: - eine einlagige oder mehrlagige Außenschicht auf Basis mindestens eines Elastomers, - einen einlagigen oder mehrlagigen Festigkeitsträger, - eine einlagige oder mehrlagige Zwischenschicht auf Basis mindestens eines Elastomers, und - eine einlagige oder mehrlagige Innenschicht auf Basis mindestens eines Tetrafluorethylen/Hexafluorpropylen/Vinylidenfluorid-Terpolymers.
  5. Mehrlagiger Schlauch gemäß irgendeinem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Festigkeitsträger ausgewählt ist aus der Gruppe, umfassend Polyamid (PA), Copolyamide, Polyester (PES), Rayon, Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylennaphthalat (PEN), Polybutylenterephthalat (PBT), Polycarbonat (PC), ungesättigtes Polyesterharz (UP), Poly(1,4-cyclohexandimethylenterephthalat) (PCDT), Baumwolle, Zellwolle, Polyvinylalkohol (PVAL), Polyoxibenzonaphtoat, Polyvinylacetat (PVA), Polyetheretherketon (PEEK), Polyethylen-2,6-naphthalat (PEN), Polyphenylen, Polyphenylenoxid (PPO), Polyphenylensulfid (PPS), Polyphenylenether, Polybenzoxazol (PBO), Polyoxadiazol (POD), Polyetherimid (PEI), m-Aramid, p-Aramid, Glas, Basalt, Metall, Carbon, Keramik, Kohlenstoff, Polypropylen, Melamin, modifizierte Viskose, Gestein, hochkristallinen Polymerfasern, Fluorpolymere, Perfluorethylenpropylen, (FEP) und/oder Fluor-Copolymere.
  6. Mehrlagiger Schlauch gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Elastomer der Außenschicht und falls vorhanden das mindestens eine Elastomer aus der Zwischenschicht unabhängig voneinander ausgewählt ist aus der Gruppe, umfassend Ethylen-Propylen- Mischpolymerisat (EPM), Ethylen-Propylen-Dien-Mischpolymerisat (EPDM), Nitrilkautschuk (NBR), (teil)hydrierter Nitrilkautschuk (HNBR), Fluor-Kautschuk (FPM bzw. FKM), Chloropren-Kautschuk (CR), Naturkautschuk (NR), Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), Isopren-Kautschuk (IR), Butylkautschuk (HR), Brombutylkautschuk (BIIR), Chlorbutylkautschuk (CUR), Butadien-Kautschuk (BR), chloriertes Polyethylen (CM), chlorsulfoniertes Polyethylen (CSM), Polyepichlorhydrin (ECO), Ethylen-Vinylacetat-Kautschuk (EVA), Ethylen-Acrylat-Kautschuk (AEM), Acrylat-Kautschuk (ACM), Siliconkautschuk (MVQ), fluorierter Methylsilikonkautschuk (MFQ), Perfluorkautschuk (FFPM oder FFKM) und/oder Polyurethan (PU).
  7. Mehrlagiger Schlauch gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenschicht und/oder die Außenschicht elektrisch leitfähig sind.
  8. Mehrlagiger Schlauch gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mindestbiegeradius (Rmin) 20mm für DN 7,3 beträgt.
  9. Mehrlagiger Schlauch gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Festigkeitsträger in einem Winkel bezogen auf die Längenrichtung des mehrlagigen Schlauches angeordnet ist und dieser Winkel von 30° bis 57°, vorzugsweise von 44° bis 55° beträgt.
  10. Mehrlagiger Schlauch gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenschicht und/oder die Außenschicht und/oder falls vorhanden die Zwischenschicht mindestens ein Additiv umfassen, wobei das mindestens eine Additiv ausgewählt ist aus der Gruppe, umfassend Siliziumdioxid (Silica/Kieselsäure), Kaolin, Titandioxid, Fettsäuren, Weichmacher, Gleitmittel, Geruchsabsorber, antimikrobielle Substanzen, organische und anorganische Farbpigmente, Haftvermittler, Verarbeitungshilfsmittel, Flammschutzmittel, Alterungsschutzmittel, Metalloxide und Metallhydroxide, Verzögerer, Aktivatoren, Faktis, Graphit, Carbon Nanotubes, Kohlefasern und/oder Ruß.
  11. Mehrlagiger Schlauch gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mehrlagige Schlauch bei einem Mindestdruck von 0 bis 40 bar, vorzugsweise von 0 bis 5 bar, insbesondere im Vorlauf, oder von 5 bis 40 bar, insbesondere im Rücklauf, einsetzbar ist.
  12. Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Schlauchs gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenschicht und die Außenschicht und gegebenenfalls die Zwischenschicht durch Extrudieren, Kalandrieren und/oder Spritzgießen hergestellt werden, um einen Schlauchrohling zu erhalten, der anschließend gegebenenfalls mit dem mindestens einen Festigkeitsträger konfektioniert und einer abschließenden Vulkanisation unterzogen wird.
  13. Verwendung eines mehrlagigen Schlauches gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 11 oder erhältlich nach dem Verfahren gemäß Anspruch 12 als Kraftstoffschlauch, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, vorzugsweise bei einem Betriebsdruck von 0 bar bis 40 bar, vorzugsweise von 0 bis 5 bar, insbesondere im Vorlauf, oder von 5 bis 40 bar, insbesondere im Rücklauf.
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