DE19504619A1 - Mehrschichtiges Kunststoffrohr - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Kunststoffrohr, dessen Wandung aus mehreren 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-, Kühlleitungen;
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.
Versucht wurde deshalb, diese Nachteile einschichtiger Kunststoffrohre durch mehrschichtige
Rohre für das Diffusionsverhaften (DE 35 10 395, DE 37 15 251, DE 38 21 723,
DE 39 38 497, DE 40 01 125, DE 43 15 117) bzw. den Flammschutz (DE 38 17 841,
DE 24 53 238, DE 21 40 806, DE 20 25 351) zu lösen. Zwar konnten Einzelerfolge für das
Diffusionsverhalten (DE 43 09 829, DE 43 10 884) und den Flammschutz (DE 38 40 750)
erzielt werden; eine praktikable und geschlossene Lösung der Doppelaufgabe
Diffusionsverminderung und Flammschutzverbesserung steht 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, günstiger Herstellpreis. Die Lösung dieser Aufgabe führt zu einem mehrschichtigen Rohr, das folgenden Schichtaufbau von innen nach außen besitzt: Innenschicht, Haftschicht, Schäumschicht, Außenschicht.
Geringe Diffusion, hinreichender Brandschutz, gute Maßhaltigkeit, gute mechanisch-technische Belastbarkeit, gute chemische Eigenschaften, gutes Temperaturwechselverhalten, günstiger Herstellpreis. Die Lösung dieser Aufgabe führt zu einem mehrschichtigen Rohr, das folgenden Schichtaufbau von innen nach außen besitzt: Innenschicht, Haftschicht, Schäumschicht, Außenschicht.
Die Ausbildung mindestens einer, vorzugsweise inneren Schicht der Formmasse aus Poly
vinylidenfluorid (PVDF), verhindert die Diffusion von methanolhaltigen Kraftstoffgemischen
in sehr erheblichem Umfang. Die Ausbildung mindestens einer Schäumschicht, vorzugsweise
mit der Formmasse Polyamid (PA), bevorzugt vernetzt, im äußeren 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 Schichten, 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 sowohl nach innen als auch nach außen im Fall der Brandeinwirkung
einer mechanischen Verstärkung bzw. nach außen zusätzlich einer feuerhemmenden Verbes
serung. Nach innen wird dieses durch den Schichtaufbau der Haftschicht erreicht, vorzugs
weise zur Stabilisierung vernetzt ausgebildet. Nach außen wird diese Verbesserung durch die
Außenschicht bewirkt, vorzugsweise in der Formmasse vernetzter Polyamide ausgebildet, die
zusätzlich feuerhemmende Additive besitzt.
Der mechanische Verbund zwischen der diffusionshemmenden Innenschicht, die vorzugsweise
in PVDF ausgebildet ist und dem feuerhemmenden Bereich, gebildet durch die Schäumschicht
und Außenschicht, der in PA ausgebildet ist, muß durch eine besonders ausgebildete Haft
schicht sichergestellt werden. Durch ihren Kraftschluß in den Grenzflächen dieser benach
barten Schichten (Innen - zu Schäumschicht) verhindert sie deren Trennung und beeinflußt die
mechanische Stabilität der Leitung (z. B. bei Schwingungen oder Erschütterungen). Der
Auswahl der verwendeten Formmasse oder dem Formmassengemisch für diese Haftschicht
kommt demnach eine erhebliche funktionelle Bedeutung zu. Erfindungsgemäß kann sie
bestehen aus polymerem Polyamid plus copolymeren Polyacrylsäureestern oder aus
polymerem Polyvinylidenfluorid plus copolymeren Polymethylmethacrylaten.
Die Herstellung der mehrschichtigen Rohre erfolgt in bekannter Weise, vorzugsweise kosten
günstig auf Coextrusionsanlagen. 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 4-schichtiges Rohr.
Fig. 2 Einen Längsschnitt durch ein 4-schichtiges Rohr mit einem aufgeschäumten Bereich
in der Schäumschicht infolge von punktuellen äußeren Flammeinwirkungen.
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
Schichtdicke S1 ist relativ dünn ausgebildet. Diese Innenschicht (1) wird von einer Haftschicht
(2) mit der Schichtdicke S2 mit dem Formmassengemisch B umschlossen; diese stellt einen
guten mechanischen Verbund der Innenschicht (1) zur Schäumschicht (3) dar. Deren bevor
zugte Formmassengemische B bestehen vorzugsweise aus polymerem Polyvinylidenfluorid mit
den copolymeren Polymethylmethacrylaten oder polymerem Polyamid mit den
copolymeren Polyacrylsäureestern. Die Haftschicht (2) besitzt einen festigkeitsmäßigen
Einfluß auf das gesamte Rohr im Normaleinsatz bzw. beim Aufschäumen der Schäumschicht
(3) zur mechanischen Stabilisierung des Rohres nach innen; ihre Formmasse B ist vorzugs
weise vernetzt. Die Schäumschicht (3) besteht aus der Formmasse C, vorzugsweise
vernetztes Polyamid und hat die Schichtdicke S3. Diese Schicht besitzt mindestens ein
aufschäumendes Additiv, dessen Reaktionstemperatur höher ist als die Verarbeitungstem
peratur; bei einer entsprechenden Flamm- oder Hitzeeinwirkung kommt sie erfindungsgemäß
nach Fig. 2 zur Funktion und bildet dort eine Verdickung (5). Die Außenschicht (4) mit der
Formmasse D, vorzugsweise aus vernetztem Polyamid, schützt die Leitung vor mechanischen
äußeren Einflüssen und stabilisiert das Aufschäumen der Schicht (3) im Falle äußerer
Hitzeeinwirkung; sie enthält vorzugsweise flammhemmende Additive.
Claims (15)
1. 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- und
Kühlleitungen, dessen Rohrwandung zumindest je eine tragende, schäumfähige, flammhem
mende, diffusionsvermindernde und kraftschlüssige und/oder zumindest je eine Kombina
tion zumindest zweier diesbezüglicher Merkmale in einer Schicht besitzt,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Rohrwandung von innen nach außen aufgebaut ist wie folgt:
die Innenschicht (1) aus einer Formmasse A eines thermoplastischen Polymers,
die Haftschicht (2) aus einem Formmassengemisch B mit einem minimal 50%-igen Masse anteil eines thermoplastischen Polymers und einem maximal 50%-igen Masseanteil thermo plastischer Copolymere, die vorzugsweise vernetzt ist,
die Schäumschicht (3) aus einer Formmasse C eines thermoplastischen Polymers, die vor zugsweise vernetzt ist und zumindest ein treibmittelhaltiges Additiv enthält, dessen Reaktionstemperatur höher ist als die Verarbeitungstemperatur,
die Außenschicht (4) aus einer Formmasse D eines thermoplastischen Polymers, die vorzugsweise vernetzt ist und zumindest ein flammhemmendes Additiv enthält.
die Innenschicht (1) aus einer Formmasse A eines thermoplastischen Polymers,
die Haftschicht (2) aus einem Formmassengemisch B mit einem minimal 50%-igen Masse anteil eines thermoplastischen Polymers und einem maximal 50%-igen Masseanteil thermo plastischer Copolymere, die vorzugsweise vernetzt ist,
die Schäumschicht (3) aus einer Formmasse C eines thermoplastischen Polymers, die vor zugsweise vernetzt ist und zumindest ein treibmittelhaltiges Additiv enthält, dessen Reaktionstemperatur höher ist als die Verarbeitungstemperatur,
die Außenschicht (4) aus einer Formmasse D 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 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Haftschicht (2) die Schichtdicke S2 von minimal S2 </= 0,1 mm besitzt.
4. Mehrschichtiges Kunststoffrohr nach Anspruch 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schäumschicht (3) die Schichtdicke S3 von minimal S4 </= 0,3 mm besitzt.
5. Mehrschichtiges Kunststoffrohr nach Anspruch 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Außenschicht (4) die Schichtdicke S4 von minimal S5 </= 0,3 mm besitzt.
6. Mehrschichtiges Kunststoffrohr nach Anspruch 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß seine Hauptabmessungen (Di, Da, S = S1 + S2 + S3 + S4) und deren Toleranzen
der Deutschen Norm DIN 73 378 für den Außendurchmesserbereich Da </= 4 mm und den
Wanddickenbereich 5 </= 1 mm entsprechen.
7. Mehrschichtiges Kunststoffrohr nach Anspruch 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Formmasse A der Innenschicht (1) aus Polyvinylidenfluorid besteht.
8. Mehrschichtiges Kunststoffrohr nach Anspruch 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Formmasse A der Innenschicht (1) aus Polyamid besteht.
9. Mehrschichtiges Kunststoffrohr nach Anspruch 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Formmassengemisch B der Haftschicht (2) aus polymeren Polyvinyliden
fluorid und copolymeren Polymethylmethacrylaten besteht.
10. Mehrschichtiges Kunststoffrohr nach Anspruch 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Formmassengemisch B der Haftschicht (2) aus polymeren Polyamid und
copolymeren Polyacrylsäureestern und deren Abkömmlingen besteht.
11. Mehrschichtiges Kunststoffrohr nach Anspruch 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Formmasse C der Schäumschicht (3) aus Polyamid besteht.
12. Mehrschichtiges Kunststoffrohr nach Anspruch 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Formmasse D der Außenschicht (4) aus Polyamid besteht.
13. Mehrschichtiges Kunststoffrohr nach Anspruch 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß die chemische Formmasse D der Außenschicht (4) einen physikalischen Masseanteil
von max. 15% leitfähigem Ruß enthält.
14. Mehrschichtiges Kunststoffrohr nach Anspruch 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Formmasse A der Innenschicht (1) vernetzt ist.
15. Mehrschichtiges Kunststoffrohr nach Anspruch 1 bis 12 und 14,
dadurch gekennzeichnet, daß
die chemische Formmasse A der Innenschicht (1) einen physikalischen Masseanteil
von max. 15% leitfähigem Ruß enthält.
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19504619A Withdrawn DE19504619A1 (de) | 1995-02-13 | 1995-02-13 | Mehrschichtiges Kunststoffrohr |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE19504619A1 (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE20022368U1 (de) | 2000-05-03 | 2001-09-06 | Rehau Ag + Co, 95111 Rehau | Rohr |
-
1995
- 1995-02-13 DE DE19504619A patent/DE19504619A1/de not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE20022368U1 (de) | 2000-05-03 | 2001-09-06 | Rehau Ag + Co, 95111 Rehau | Rohr |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |