DE1694729B2 - Verfahren zum Herstellen von mehrschichtigen flexiblen Schläuchen - Google Patents

Verfahren zum Herstellen von mehrschichtigen flexiblen Schläuchen

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von mehrschichtigen flexiblen Schläuchen, bestehend aus einer Innenschicht aus Polyamid, einem darauf aufgebrachten Geflecht aus Polyamid und einer Deckschicht aus Polyurethan, bei dem das Geflecht und die Deckschicht miteinander verbunden werden.
Die CA-PS 6 83 312 beschreibt ein solches Verfahren zum Herstellen eines Schlauches aus den genannten Materialien. Die Verbindung zwischen dem Geflecht aus Polyamid und der Polyurethan-Deckschicht wird hierbei durch die Verwendung eines Klebstoffes erreicht. Der Schlauch weist dann aber eine zusätzliche Schicht aus erhärtetem Klebstoff auf, wodurch seine Flexibilität beeinträchtigt wird.
Aus der US-PS 29 76 202 ist ein Verfahren zur Herstellung von Schichtstoffen, bestehend aus einer Polyurethanschicht und einer Polyamidunterschicht bekannt, bei dem eine wäßrige Lösung eines Dihydroxybenzols und eines Aldehyds in Gegenwart eines für die Harzbildung geeigneten Katalysators auf die Unterschicht aufgebracht und das ganze Material zur Ausbildung des Harzüberzuges erhitzt wird. Daraus kann entnommen werden, daß die Verbindung der Polyamid- und Polyurethanschicht durch ein wärmegehärtetes Harz, also auch eine zusätzliche Zwischenschicht, zuwege gebracht wird,
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen von mehrschichtigen flexiblen Schläuchen zu schaffen, die aus einer Polyamidunterschicht einem darauf aufgebrachten Geflecht aus
ίο Polyamid und einer Polyurethandeckschicht bestehen, wobei auf einfache Weise eine hohe Haftfestigkeit der beiden Schichten aneinander erzielt wird, ohne die Biegsamkeit der Schläuche zu beeinträchtigen und wobei diese außerordentlich abriebfest und leicht zu reinigen sind.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Geflecht aus Polyamid mit einem Lösungsmittel für Polyamid behandelt und daß entweder gleichzeitig oder nach dem Solvatisieren des Polyamids ein Lösungsmittel für Polyurethan auf die Oberfläche des Geflechts aufgebracht wird.
Der flexible Schlauch, welcher nach diesem Verfahren hergestellt und im folgenden näher beschrieben wird, bildet ein gutes Beispiel dafür, wie auf diese Weise einige der besten Eigenschaften unterschiedlicher Materialien zusammenwirkend ausgenutzt werden. Der Schlauch besteht aus einer Innenschicht aus Polyamid, welche mit einer geflochtenen Umhüllung ebenfalls aus Polyamid versehen ist. Dadurch wird Festigkeit bzw. Widerstandsfähigkeit und inertes Verhalten gegenüber dem Stoff, welches später durch den Schlauch geleitet werden soll, erhalten. Das Polyurethan als Überzug gibt dem Schlauch Abriebsfestigkeit und außerordentlich große Glätte, ohne daß die Flexibilität des Schlauches zu stark eingeschränkt wird. Diese Vorteile werden aufgrund der Flexibilitäts- und Elastizitätseigenschaften des Polyurethans erreicht.
Die Wirksamkeit des Polyurethanüberzugs wird jedoch beeinträchtigt, wenn dieser nicht sicher und fest mit dem Geflecht verbunden ist.
Erfindungsgemäß kann eine sichere Verbindung zwischen Polyurethan und Polyamid erhalten werden, gleichgültig ob letzteres in Form eines Fasergeflechtes oder in anderer Form Vorliegt, wenn besondere Maßnahmen durchgeführt werden, die sicherstellen, daß die Verbindung zwischen den beiden Materialien zum großen Teil auf einer Wasserstoffbrückenbindung an der Oberfläche beruht. Um diese zu erhalten, sind Maßnahmen vor und während des Aufbringens des Polyurethanüberzugs notwendig, die die Beweglichkeit des Polyurethans im Hinblick auf das Polyamid vergrößert. Beweglichkeit ist hierbei in zweifachem Sinn gemeint. Von Bedeutung ist zunächst eine Art »Macrobeweglichkeit« was bedeutet, daß das Polyurethan leicht fließbar gemacht wird, so daß ein guter Oberflächenkontakt zwischen diesem und dem Polyamid erhalten wird. Der andere Sinn, in dem der Ausdruck »Beweglichkeit« verwendet wird, bezieht sich auf die »Microbeweglichkeit«, welcher bedeutet, daß die einzelnen Moleküle des Polyurethans gegeneinander eine genügende Bewegungsfreiheit besitzen, so daß sie sich an der Grenzfläche so ausrichten können, daß Wasserstoffbindungen mit dem Polyamid möglich sind. Beide Arten der Beweglichkeit tragen zur Vergrößerung bei, daß das Polyurethan Wasserstoffbrückenbindungen bildet. Zweckmäßigerweise werden zusätzliche Maßnahmen angewendet, um die Beweglichkeit des Polyamids zu erhöhen und die Bildung von Wasserstoff-
brückenbindungen anzuregen.
Erfindungsgemäß wird die Erhöhung der Beweglichkeit des Polyurethans durch die Verwendung eines Lösungsmittels für das Polyurethan erreicht. Das bevorzugte Lösungs- oder Quellungsmittel für den äußeren Polyurethanüberzug ist Vinylpyrrolidon. Andere Stoffarten zeigen ebenfalls zufriedenstellende Ergebnisse hinsichtlich der Bindung zwischen den Schichten, reichen jedoch nicht an die Wirkung des bevorzugten Lösungsmittels heran. Zu diesen Arten von Stoffen zählen Tetrahydrofuran, Dimethylformamid, Dimethylacetamid und Methyläthylketon. Eine weitere Stoffgruppe bewirkt ebenfalls einen gewissen Solvatisierungseffekt, wenn sie erfindungsgemäß verwendet wird, aber die Bindung des äußeren Überzugs ist bei diesen Materialien in den meisten Fällen so fest, wie mit den obengenannten Lösungsmitteln. Zu solchen Stoffen zählen Melhylpyrrolidon und normales Pyrrolidon, Butyrolacton, Diole, wie z. B. Butandiol, und Glycoläther, wie z. B. Äthylenglycoldimethyläther.
Das Lösungsmittel kann entweder allein an der Grenzfläche zwischen Polyamid und Polyurethan, das gewöhnlich später aufgebracht wird, angewendet werden, oder es kann in dem Lösungsmittel eine Menge an Polyurethan gelöst sein, bevor es auf die Grenzfläche aufgebracht wird.
Zweckmäßigerweise wird die Beweglichkeit des Polyamids neben der Behandlung mit einem Lösungsmittel zur Zeit der Beschichtung dadurch erhöht, daß eine Vorerhitzung erfolgt. Dazu wird die Geflechtoberfläche des Schlauchs vor der Behandlung auf wenigstens 660C vorerhitzt. Der Temperaturbereich kann bis etwa 93°C ausgedehnt werden. Für die besten Betriebsbedingungen bringt man die Oberfläche des Geflechts auf eine Temperatur von etwa 82°C und hält das Resorcinbad auf derselben Temperatur.
Es hat sich erwiesen, daß Resorcin als Weichmachungsmittel für Nylon außerordentlich gute Ergebnisse liefert. Die Gründe dafür sind nicht ohne weiteres zu verstehen, und die vorliegende Erfindung soll nicht an eine bestimmte Theorie hinsichtlich des Wirkungsmechanismus gebunden werden. Man nimmt jedoch an, daß die Hydroxylgruppe an jedem Ende des Resorcin-Moleküls zu dem Erfolg beiträgt. Die Hydroxylgruppe an einem Ende des Resorcin-Moleküls kann wahrscheinlich leicht über eine Wasserstoffbrückenbindung an das Polyamid angeknüpft werden. Die Hydroxylgruppe am anderen Ende kann sich ebenfalls über eine Wasserstoffbrückenbindung mit dem Polyurethan oder dem Vinylpyrrolidon als Lösungsmittel verknüpfen. Das Polyurethan und das Polyamid können also über eine Kette mit zwei Gliedern aneinander verbunden sein, wobei das eine Glied Resorcin und dfs andere Vinylpyrrolidon ist, und die Bindung durchweg eine solche zum Wasserstoffbrückentyp ist.
Jede der Maßnahmen, die oben als die Beweglichkeit der zu verbindenden Materialien erhöhend beschrieben worden ist, bewirkt eine Erhöhung der Wahrscheinlichkeit, eine Wasserstoffbrückenbindung zu bilden. Die Wahrscheinlichkeit wird erhöht, wenn mehr als eine solcher Maßnahmen vorgenommen werden, und es ist daher vorzuziehen, eine Kombination solcher Maßnahmen anzuwenden.
In der Zeichnung ist zur Erläuterung der Erfindung ein Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigt
Fig.1 schematisch in teilweise gebrochener und teilweise schnittbildlicher Darstellung einen erfindungseemäßen Schlauch und
Fig.2 eine Vorrichtung zum Aufbringen einer Polyurethan-Deckschicht auf den Schlauch in schematischer Darstellung.
In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer Schlauch 1 dargestellt. Dieser besteht aus einer Innenschicht 2 aus Polyamid, über welchem ein Geflecht 3 aus Polyamid zur Erhöhung der Druckfestigkeit angeordnet ist. Darüber ist die festverbundene Polyurethan-Deckschicht aufgebracht. Wie am linken Ende des im Querschnitt gezeigten Teiles von Fig. 1 zu sehen ist, sucht die Polyurethan-Deckschicht 4 die Zwischenräume zwischen den äußeren Fasern des Geflechts 3 auszufüllen, wobei ein Schlauch mit einer glatteren äußeren Struktur erhalten wird, welcher leicht sauber zu halten ist.
Fig. 2 zeigt in schematischer Form eine Vorrichtung mit welcher das verbesserte Verfahren durchgeführt werden kann. Der teilweise fertiggestellte Schlauch 10, der aus einer Innenschicht 2 und einem darüber angebrachten Geflecht 3 besteht, wird von der Vorratsrolle 11 abgenommen und durch eine Heizeinrichtung, die irgendeine übliche Konstruktion aufweisen kann, geführt. In F i g. 2 ist für diesen Zweck ein Ofen 12 gezeigt, der mit in seinem Inneren angebrachten Infrarot-Lampen 15 versehen ist. Der Zweck dieser Erhitzungsvorrichtungen ist, den Schlauch vorzuerhitzen, insbesondere, die äußere geflochtene Oberfläche desselben, um das nachfolgende Lösen vorzubereiten.
Die Einrichtungen zum Aufbringen der Lösungsmittel
jo bilden die nächsten beiden Abschnitte der Vorrichtung. Das Lösungsmittel für das Geflecht 3 wird in dem Bad 16 aufgebracht. Der Schlauch 10 wird durch das Bad 16 mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit geführt, die im Hinblick auf die Art des Lösungsmittels und auf seine Temperatur ausgewählt wird, um eine zufriedenstellende Erweichung der äußeren Schichten der Fasern des Geflechts 3 zu erhalten. Der Schlauch 10 wird in das Bad 16 mittels einer Leiteinrichtung 17 geführt. Wie in der Fig. 2 zu sehen ist, besitzt die Leiteinrichtung 17 eine Eintrittsöffnung 31 mit einer flexiblen Dichtung 34. Die Eintrittsöffnung 31 ist am Ende der Leiteinrichtung 17 angebracht, die in das Bad 16 hinein oder heraus bewegt werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, beim Betrieb der Anlage die Verweilzeit des Schlauchs 10 in dem Bad 16, ohne Änderung der Schlauchgeschwindigkeit durch Verkürzung oder Verlängerung des Schlauchweges in dem Bad 16 zu vermindern oder zu erhöhen. Am Ausgangsende des Bades 16 besitzt das Behandlungsgefäß 18 eine Austrittseinrichtung 20 mit einer Austrittsöffnung 35. Die Austrittsöffnung 35 ist mit einer Dichtung 37 versehen, welche der Dichtung 34 ähnlich ist. Da die bevorzugten Lösungsmittel für das Geflecht 3 bei erhöhter Temperatur am wirksamsten sind, ist eine Heizeinrichtung 19 für das Bad 16 vorgesehen.
Zum Aufbringen des Lösungsmittels für das Polyurethan ist eine Sprüheinrichtung 40 vorgesehen. Diese besteht aus einem Gehäuse 41 mit innen angebrachten Sprühköpfen 42, die so angeordnet sind, daß die Sprühdüsen der Sprühköpfe 42 direkt das Lösungsmittel für Polyurethan auf den Schlauch 10, der durch das Gehäuse 41 geführt wird, sprühen.
Der Schlauch 10 wird dann durch den Querspritzkopf 21 eines Extruders geführt, die eine Polyurethan-Deckschicht vorher bestimmter Dicke aufbringt. Vorzugsweise wird die Deckschicht kurz nach dem Aufsprühen des Lösungsmittels für das Polyurethan aufgebracht, um den besten Verbindungseffekt zu erzielen, der infolge
der Anwesenheit des Lösungsmittels für das Polyurethan auf der Grenzfläche zwischen dem Geflecht und der Deckschicht der darauf stranggepreßt worden ist, erzielt wird.
Der fertige Schlauch 1 wird auf eine Aufnahmerolle 14 aufgewickelt. Gegebenenfalls wird der Schlauch 1 gekühlt, z. B. durch Abschrecken, bzw. Abbrausen mit Wasser (Kühleinrichtung 45). Ferner kann ein das Zusammenkleben verhindernder Überzug, wie z. B. Talkum oder Silikon durch die Verteileinrichtung 46 aufgebracht, kurz bevor der Schlauch auf die Aufnahmerolle 14 gewickelt wird. Talkum oder andere Stoffe dieser Art werden verwendet, um das Zusammenkleben einer Windung des Schlauches mit einer anderen zu verhindern, das infolge der Klebrigkeil des frisch aufgebrachten Überzugs auftreten kann.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Herstellen von mehrschichtigen flexiblen Schläuchen, bestehend aus einer Innenschicht aus Polyamid, einem darauf aufgebrachten Geflecht aus Polyamid und einer Deckschicht aus Polyurethan, bei dem das Geflecht und die Deckschicht miteinander verbunden wurden, dadurch gekennzeichnet, daß das Geflecht aus Polyamid mit einem Lösungsmittel für Polyamid behandelt und daß entweder gleichzeitig oder nach dem Solvatisieren des Polyamids ein Lösungsmittel für das Polyurethan auf die Oberfläche des Geflechts aufgebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Polyamids mit Resorcin angelöst wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Solvatisierung des Polyurethans Vinylpyrrolidon auf die Oberfläche des Geflechts aufgebracht wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Vinylpyrrolidon Polyurethan solvatisiert wird, bevor es auf die Oberfläche des Geflechts aufgebracht wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Vinylpyrrolidon und Resorcin gemischt werden und die Mischung dann auf die Oberfläche des Polyamid aufgebracht wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Geflecht vor dem Aufbringen des Lösungsmittels für das Polyurethan durch Erhitzen erweicht wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Geflecht aus Polyamid auf eine Temperatur zwischen 66—93° C, vorzugsweise 82° C, erhitzt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht durch Strangpressen aufgebracht wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch nach dem Überziehen mit der Deckschicht gekühlt wird.
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