DE19504616A1 - Mehrschichtiges Kunststoffrohr - Google Patents
Mehrschichtiges KunststoffrohrInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Kunststoffrohr, dessen Wandung partiell gewellt ist und die
aus mehreren flammhemmenden und diffusionshemmenden Schichten besteht. Einschichtige
Kunststoffrohre aus Polyamid für den KFZ-Bau sind Stand der Technik und werden sehr
vielseitig eingesetzt, z. B. für Brems-, Hydraulik-, Kraftstoff-, Kühl- und Pneumatikleitungen;
siehe Deutsche Norm DIN 73 378/"Rohre aus Polyamid für Kraftfahrzeuge". Sie müssen
hierbei chemisch, thermisch, mechanisch und hydraulisch unter dem im praktischen Einsatz auf
tretenden Einwirkungsbedingungen betriebssicher sein, z. B. als Kraftstoffleitungen.
Einschichtige Rohre erfüllen unter gewissen Einsatzbedingungen die vorgesehenen Anforde
rungen nur unzureichend, z. B. bei Kraftstoffen, die Methanol und/oder aromatische Kohlen
wasserstoffe (z. B. Benzol) enthalten. Es kann hierbei zu Quellungen, Festigkeitsverringe
rungen und Dimensionsveränderungen des Rohres kommen, sowie zu einer verstärkten
Diffusion dieser Fluide, die in ihnen gefördert werden, durch die Rohrwandung und damit zu
einer Belastung der Umwelt. Zunehmend verschärfte gesetzliche Vorschriften zwingen zu einer
Reduzierung der Emissionen und damit speziell der Diffusionen.
Parallel bestehen verschärfte Forderungen zur aktiven und passiven Sicherheit der Fahrzeuge.
Im Brandfall eines Fahrzeugs bedeutet dies, für eine möglichst lange Zeitspanne sicherzustel
len, daß der Kraftstoff, der sich in den Kraftstoffleitungen befindet, sich infolge eines raschen
Schmelzens und Brennens ihrer Wandungen nicht entzündet. Im Crashfall kommt hinzu, daß
diese Leitungen sich weitgehend elastisch verhalten und nicht auf- oder abreißen.
Versucht wurde deshalb, diese Nachteile einschichtiger Kunststoffrohre durch mehrschichtige
Rohre für das Diffusionsverhalten (DE 35 10 395, DE 37 15 251, DE 38 21 723,
DE 39 38 497, DE 40 01 125, DE 43 15 117), den Flammschutz (DE 38 17 841,
DE 24 53 238, DE 21 40 806, DE 20 25 351) und den Crashschutz (DE 36 40 043,
DE 43 15 177) zu lösen. Zwar konnten Einzelerfolge für das Diffusionsverhalten
(DE 43 09 829, DE 43 10 884), den Flammschutz (DE 38 40 750) und den Crashschutz
(DE 43 30 855) erzielt werden, eine praktikable und geschlossene Lösung der Dreifachaufgabe
Diffusionsverminderung, Flammschutzverbesserung und Crashschutz stehen bislang aus.
Aufgabe der Erfindung ist deshalb, ein mehrschichtiges Kunststoffrohr zu schaffen, dessen
Eigenschaften, z. B. als Kunststoffleitung in eingebautem Zustand im Kraftfahrzeug sind:
Geringe Diffusion, hinreichender Brandschutz, gute Maßhaltigkeit, gute mechanisch-technische Belastbarkeit, gute chemische Eigenschaften, gutes Temperaturwechselverhalten, höchste Elastizität bei starker Verformung, günstiger Herstellpreis. Die Lösung dieser Aufgabe führt zu einem mehrschichtigen Rohr, das folgenden Schichtaufbau von innen nach außen besitzt:
Innenschicht, Schäumschicht, Außenschicht und dessen Wandung in seiner Längserstreckung partiell gewellt ist.
Geringe Diffusion, hinreichender Brandschutz, gute Maßhaltigkeit, gute mechanisch-technische Belastbarkeit, gute chemische Eigenschaften, gutes Temperaturwechselverhalten, höchste Elastizität bei starker Verformung, günstiger Herstellpreis. Die Lösung dieser Aufgabe führt zu einem mehrschichtigen Rohr, das folgenden Schichtaufbau von innen nach außen besitzt:
Innenschicht, Schäumschicht, Außenschicht und dessen Wandung in seiner Längserstreckung partiell gewellt ist.
Die Ausbildung mindestens einer, vorzugsweise inneren Schicht der Formmasse aus Poly
vinylidenfluorid (PVDF), verhindert die Diffusion von methanolhaltigen Kraftstoffgemischen
in sehr erheblichem Umfang; sie ist vorzugsweise vernetzt. Die Ausbildung mindestens einer
Schäumschicht im mittleren Wandungsbereich mit mindestens einem schaumbildenden Additiv,
dessen Reaktionstemperatur höher ist als die Verarbeitungstemperatur, verbessert den
Flammschutz beträchtlich. Die aufschäumende Schicht führt einerseits zu einer hohen
thermischen Isolierung der die brennbaren Fluide enthaltenden inneren Schicht, mit der Folge,
daß die hohe Temperatur erst nach einer vergleichsweise langen Einwirkungszeit
die Innenschicht ernsthaft beeinträchtigt. Andererseits führt das Aufschäumen dazu, daß
die Innenschicht besonders lange wirksam gegen Sauerstoffzutritt geschützt wird.
Die Schäumschicht bedarf nach außen im Fall der Brandeinwirkung einer mechanischen
Verstärkung bzw. zusätzlich einer feuerhemmenden Verbesserung. Dies wird dadurch erreicht,
daß die Formmasse der Außenschicht vernetzte Polyamide sind, die zusätzlich feuerhemmende
Additive besitzen.
Der mechanische Verbund zwischen der diffusionshemmenden Innenschicht und dem
feuerhemmenden Bereich, gebildet durch die Schäumschicht und Außenschicht, muß durch
eine besondere Gestaltung der Schäumschicht sichergestellt werden. Durch ihren Kraftschluß
in den Grenzflächen dieser benachbarten Schichten (Innen- zu Außenschicht) verhindert sie
deren Trennung und beeinflußt die mechanische Stabilität der Leitung (z. B. bei Schwin
gungen oder Erschütterungen). Der Auswahl der verwendeten Formmasse oder dem
Formmassengemisch für diese Schäumschicht kommt demnach eine erhebliche funktionelle
Bedeutung zu. Erfindungsgemäß kann sie bestehen aus polymerem Polyamid plus copolymeren
Polyacrylsäureestern oder aus polymerem Polyvinylidenfluorid plus copolymeren
Polymethylmethacrylaten, jeweils bevorzugt vernetzt.
Die geometrische Gestaltung zur Erhöhung seiner Elastizität der an sich zylindrischen Wan
dung des Rohres erfolgt in bestimmten Teilbereichen seiner Längserstreckung durch eine zu
sätzliche Wellung seiner Wandung; dadurch wird der Crashschutz wesentlich erhöht, der das
evtl. Austreten z. B. von Kraftstoff verhindern soll.
Die Herstellung der mehrschichtigen Rohre erfolgt in bekannter Weise, vorzugsweise kosten
günstig auf Coextrusionsanlagen; die verfahrensmäßige Aufbringung einer Wellung auf das
Rohr ist ebenfalls bekannt. Die Vernetzung der einzelnen Formmassen kann chemisch oder
durch Strahlen erfolgen. Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen.
In der Zeichnung zeigen im einzelnen
Fig. 1 Einen Längsschnitt durch ein 3-schichtiges Rohr mit dem Teilbereich einer Wellung in
seiner Längserstreckung.
Fig. 2 Einen Längsschnitt durch ein 3-schichtiges Rohr mit einem aufgeschäumten Bereich
in der Schäumschicht infolge von punktuellen äußeren Flammeinwirkungen in seinem
gewellten Bereich.
Mit (1) in Fig. 1 ist die Innenschicht bezeichnet; sie besteht aus der Formmasse A, vorzugswei
se polymeres Polyvinylidenfluorid. Diese Schicht wirkt diffusionshemmend und ihre Schicht
dicke S1 ist relativ dünn ausgebildet. Diese Innenschicht (1) wird von einer Schäumschicht
(2) mit der Schichtdicke S2 und dem Formmassengemisch B umschlossen; diese
stellt einerseits einen guten mechanischen Verbund der Innenschicht (1) zur Außenschicht (3)
dar. Deren bevorzugte Formmassengemische B bestehen vorzugsweise aus polymerem
Polyvinylidenfluorid mit den copolymeren Polymethylmetacrylaten oder polymerem Polyamid
mit den copolymeren Polyacrylsäureestern. Vorzugsweise ist das Formmassengemisch B ver
netzt und es enthält mindestens ein schaumbildendes Additiv, dessen Reaktionstemperatur
höher ist als die Verarbeitungstemperatur; dadurch wird sichergestellt, daß es im Falle äußerer
starker Hitzeeinwirkung zu einem Aufschäumen dieser Schicht (2) kommt. Die Außenschicht
(3) besitzt eine wesentliche festigkeitsmäßige Funktion für das gesamte Rohr im Normal
einsatz bzw. beim Aufschäumen der Schäumschicht (2) zur mechanischen Stabilisierung und
Schutz des Rohres nach außen; ihre Formmasse C besteht vorzugsweise aus vernetztem
Polyamid, ihre Schichtdicke ist S3.
In einem Teilbereich des Rohres ist die an sich zylindrische Ausbildung (5) seiner Wandung
ersetzt durch eine Wellung (4). Dadurch wird die natürliche Elastizität des normalen Rohres
durch seine veränderte geometrische Gestaltung erheblich erhöht. Im Falle einer äußeren
starken zwanghaften Einwirkung auf das Rohr, z. B. durch Knick- und/oder Biegekräfte, wie
es z. B. im Crashfall vorkommen kann, bedeutet dies, daß es sich vorzugsweise im Bereich
der Wellung (4) verformt und nicht birst.
In Fig. 2 ist die Aufschäumung (6) des Rohres in seinem gewellten Bereich (4) dargestellt,
wie sie durch eine Flammeinwirkung (7) an seinem Umfang verursacht wird. Infolge des Auf
baus des Rohres erfolgt die Aufschäumung (6) im wesentlichen radial nach außen, so daß sich
das aufschäumende Volumen wesentlich vergrößern kann. Durch die Stabilität der Außen
schicht (3) wird verhindert, daß die Aufschäumung (6) gänzlich volumenmäßig unkontrolliert
abläuft; eine ähnliche Reaktion bei einer Flammeinwirkung (7) ist in seinem zylindrischen
Bereich (5) zu erwarten.
Claims (13)
- Mehrschichtiges Kunststoffrohr, maßlich festgelegt durch seine Hauptabmessungen (Innen durchmesser Di, Außendurchmesser Da, Rohrwanddicke S), hergestellt nach dem Ver fahren der Coextrusion, verwendet im KFZ-Bereich für Brems-, Hydraulik-, Kraftstoff-, Kühl- und Pneumatikleitungen, dessen Rohrwandung zumindest je eine diffusionshem mende, schäumfähigkraftschlüssige und flammhemmend -tragende Schicht besitzt, die in Teilbereichen gewellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrwandung von innen nach außen aufgebaut ist wie folgt:
die Innenschicht (1) aus einer Formmasse A eines thermoplastischen Polymers,
die kraftvermittelnde Schaumschicht (2) aus einem Formmassengemisch B mit einem minimal 50%-igen Masseanteil eines thermoplastischen Polymers und einem maximal 50%-igen Masseanteil thermoplastischer Copolymere, die vorzugsweise vernetzt ist und zumindest ein treibmittelhaltiges Additiv enthält, dessen Reaktionstemperatur höher ist als die Verarbeitungstemperatur,
die Außenschicht (3) aus einer Formmasse C eines thermoplastischen Polymers, die vorzugsweise vernetzt ist und zumindest ein flammhemmendes Additiv enthält. - 2. Mehrschichtiges Kunststoffrohr nach Anspruch 1) dadurch gekennzeichnet, daß die Innenschicht (1) die Schichtdicke S1 von minimal S1 </= 0,1 mm besitzt.
- 3. Mehrschichtiges Kunststoffrohr nach Anspruch 1) bis 2) dadurch gekennzeichnet, daß die Schäumschicht (2) die Schichtdicke S4 von minimal S2 </= 0,3 mm besitzt.
- 4. Mehrschichtiges Kunststoffrohr nach Anspruch 1) bis 3) dadurch gekennzeichnet, daß die Außenschicht (3) die Schichtdicke S3 von minimal S3 </= 0,3 mm besitzt.
- 5. Mehrschichtiges Kunststoffrohr nach Anspruch 1) bis 4) dadurch gekennzeichnet, daß seine Hauptabmessungen (Di, Da, S = S1 + S2 + S3) und deren Toleranzen der Deutschen Norm DIN 73 378 für den Außendurchmesserbereich Da </= 4 mm und den Wanddickenbereich S </= 1 mm entsprechen.
- 6. Mehrschichtiges Kunststoffrohr nach Anspruch 1) bis 5) dadurch gekennzeichnet, daß die Formmasse A der Innenschicht (1) aus Polyvinylidehfluorid besteht.
- 7. Mehrschichtiges Kunststoffrohr nach Anspruch 1) bis 5) dadurch gekennzeichnet, daß die Formmasse A der Innenschicht (1) aus Polyamid besteht.
- 8. Mehrschichtiges Kunststoffrohr nach Anspruch 1) bis 7) dadurch gekennzeichnet, daß das Formmassengemisch B der Schäumschicht (2) aus polymeren Polyvinyliden fluorid und copolymeren Polymethylmethacrylaten besteht.
- 9. Mehrschichtiges Kunststoffrohr nach Anspruch 1) bis 7) dadurch gekennzeichnet, daß das Formmassengemisch B der Schäumschicht (2) aus polymeren Polyamid und copolymeren Polyacrylsäureestern und deren Abkömmlingen besteht.
- 10. Mehrschichtiges Kunststoffrohr nach Anspruch 1) bis 9) dadurch gekennzeichnet, daß die Formmasse C der Außenschicht (3) aus Polyamid besteht.
- 11. Mehrschichtiges Kunststoffrohr nach Anspruch 1) bis 1 0) dadurch gekennzeichnet, daß die chemische Formmasse C der Außenschicht (3) einen physikalischen Masseanteil von max. 15% leitfähigem Ruß enthält.
- 12. Mehrschichtiges Kunststoffrohr nach Anspruch 1) bis 11) dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr in seiner Längserstreckung mindestens einen Bereich mit einer Wellung (4) besitzt.
- 13. Mehrschichtiges Kunststoffrohr nach Anspruch 1) bis 10) und 12) dadurch gekennzeichnet, daß die chemische Formmasse A der Innenschicht (1) einen physikalischen Masseanteil von max. 15% leitfähigem Ruß enthält.
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| DE19504616A DE19504616A1 (de) | 1995-02-13 | 1995-02-13 | Mehrschichtiges Kunststoffrohr |
Applications Claiming Priority (1)
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| DE19504616A DE19504616A1 (de) | 1995-02-13 | 1995-02-13 | Mehrschichtiges Kunststoffrohr |
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ID=7753752
Family Applications (1)
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Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0673762A2 (de) * | 1994-03-24 | 1995-09-27 | Hüls Aktiengesellschaft | Mehrschichtiges Kunststoffrohr |
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| EP1179417A1 (de) * | 2000-08-09 | 2002-02-13 | Teleflex Fluid Systems | Gewellte Schlauchanordnung |
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-
1995
- 1995-02-13 DE DE19504616A patent/DE19504616A1/de not_active Withdrawn
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