DE202017101498U1

DE202017101498U1 - Wärmeschutz-Wellschlauch

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Publication number: DE202017101498U1
Application number: DE202017101498.3U
Authority: DE
Original assignee: Novelis Inc Canada; Novelis Inc
Current assignee: Novelis Inc Canada; Novelis Inc
Priority date: 2017-03-15
Filing date: 2017-03-15
Publication date: 2017-08-07
Anticipated expiration: 2027-03-16

Abstract

Wärmeschutz-Schlauch, umfassend: a) eine äußere Schicht, umfassend Aluminium und aufweisend eine äußere Fläche und eine innere Fläche; und b) eine innere Verbundschicht, welche eine Aluminium-Schicht und eine Glasfaser-Schicht umfasst, wobei die Aluminium-Schicht und die Glasfaser-Schicht miteinander laminiert sind; wobei die Aluminium-Schicht der inneren Verbundschicht an der inneren Fläche der äußeren Schicht angebracht ist; und wobei die Glasfaser-Schicht der inneren Verbundschicht einen Innenraum des Wärmeschutz-Schlauchs definiert und wobei die Glasfaser-Schicht wenigstens teilweise mit einer Polymer-Beschichtung beschichtet ist.

Description

Feld der Erfindung
Diese Offenbarung betrifft das Feld der Wärmeschutz-Wellschläuche zur Verwendung in Fahrzeug-, Transport-, Industrie- und anderen Anwendungen.
Hintergrund
Aluminium(Al)-Legierungen ersetzen zunehmend Stahl und andere Metalle in verschiedenen Anwendungen, wie beispielsweise Fahrzeug-, Transport-, Industrie- oder Elektronik-bezogenen Anwendungen. In manchen Anwendungen müssen Aluminium-Legierungen eine hohe Festigkeit, hohe Formbarkeit, Korrosionswiderstand, hohe Temperaturbeständigkeit und/oder ein niedriges Gewicht aufweisen. In manchen Fällen werden Aluminium-Legierungen mit isolierenden Materialien, wie beispielsweise Glasfasern, in Wärmeschutz-Schläuchen kombiniert. Solche Wärmeschutz-Schläuche können im Motorraum von Autos, Lastwagen oder anderen Fahrzeugen zum Schutz von Drähten, Leitungen und Kühlwasserschläuchen vor Wärmestrahlungsquellen eingesetzt werden. Wärmeschutz-Schläuche sollten flexibel, vibrationsbeständig, nicht entflammbar und temperaturbeständig sein und sollten unter Betriebsbedingungen nicht delaminieren, reißen oder brechen. Da kraftstoffeffizientere Motoren heißer verbrennen und da Motorraum-Ausgestaltungen kompakter werden, werden Wärmeschutz-Schläuche benötigt, die in der Lage sind, einen Schutz bei höheren Temperaturen sicherzustellen.
Ferner können sich Glasfaser-Isolationsschichten in Wärmeschutz-Schläuchen als Folge von Abrieb bei Verwendung verschlechtern. Der Abrieb sorgt dafür, dass Glasfasern abbrechen, wodurch die Glasfaserschicht geschwächt wird. Eine erhöhte Abriebfestigkeit ist eine gewünschte Eigenschaft.
Zusätzlich ist der Schutz von Montagearbeitern vor Glasfasern, die in Wärmeschutz-Schläuchen eingesetzt werden, hochgradig wünschenswert. Wenn Arbeiter Schläuche auf spezifische Längen schneiden und Komponenten wie Drähte, Leitungen und Kühlwasserschläuche durch die Schläuche führen, werden Glasfasern freigelegt und/oder abgegeben. Die Glasfasern und/oder von den Glasfasern abgeleitete Partikel können Hautreizungen an freigelegten Armen und Unterarmen von Arbeitern hervorrufen. Ferner können in die Luft beförderte Glasfasern oder von Glasfasern abgeleitete Partikel eine Einatmungsgefahr für Arbeiter darstellen. Verbesserte Wärmeschutz-Schläuche werden benötigt, um zu verhindern, dass Arbeiter diesen Gefahren am Arbeitsplatz ausgesetzt werden.
Abriss der Erfindung
Abgedeckte Ausführungsformen der Erfindung sind durch die Ansprüche definiert, nicht durch diesen Abriss. Dieser Abriss ist eine Übersicht über verschiedene Aspekte der Erfindung und führt einige der Konzepte ein, die im Abschnitt „Detaillierte Beschreibung” weiter unten weiter beschrieben werden. Dieser Abriss ist weder dazu vorgesehen, entscheidende oder essentielle Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, noch ist er dazu vorgesehen, isoliert zum Bestimmen des Umfangs des beanspruchten Gegenstands verwendet zu werden. Der Gegenstand sollte durch Bezugnahme auf geeignete Abschnitte der gesamten Beschreibung, einige oder alle Zeichnungen und jeden Anspruch verstanden werden.
Hierin werden verbesserte Wärmeschutz-Schläuche vorgestellt, die einen Wärmeschutz bei höheren Temperaturen für geschützte Komponenten bereitstellen, eine bessere Abriebfestigkeit bereitstellen und eine Belastung von Arbeitern mit Glasfasern und/oder von Glasfasern abgeleiteten Partikeln verringern.
In einigen Beispielen umfasst ein Wärmeschutz-Schlauch eine äußere Sicht, welche Aluminium umfasst und eine äußere Fläche und eine innere Fläche aufweist und eine innere Verbundschicht aufweist, welche eine Aluminium-Schicht und eine Glasfaser-Schicht aufweist, wobei die Aluminium-Schicht und die Glasfaser-Schicht zusammenlaminiert sind. Die Aluminium-Schicht der inneren Verbundschicht ist mit der inneren Fläche der äußeren Schicht verbunden und die Glasfaser-Schicht der inneren Verbundschicht definiert einen Innenraum des Wärmeschutz-Schlauchs. Die Glasfaser-Schicht ist wenigstens teilweise mit einer Polymer-Beschichtung beschichtet.
In einigen Beispielen ist der Wärmeschutz-Schlauch gewellt. In einigen Beispielen umfasst die äußere Schicht des Wärmeschutz-Schlauchs eine Aluminium-Legierung der Serie 1XXX, 3XXX, 5XXX oder 8XXX. In einigen Beispielen umfasst die Aluminium-Schicht der inneren Verbundschicht des Wärmeschutz-Schlauchs eine Aluminium-Legierung der Serie 1XXX, 3XXX, 5XXX oder 8XXX.
In einigen Beispielen umfasst die Glasfaser-Schicht gewebte Glasfasern und umfasst eine Polymer-Beschichtung. In einigen Beispielen umfasst die Polymer-Beschichtung eines oder mehrere aus einem Polyacrylat, einem Polysiloxan, einem Polyurethan, einem Polyimid, einem Polybenzimidazol, einem Polybenzothiazol, einem Polybenzoxazol, einem Polyether, einem Polyimidazopyrrolon, einem Polyoxadiazol, einem Poly(p-phyenylen), einem Polyquinoxalin, einem Polysulfid, einem Polysulfon, einem Polytriazol, einem Poly(p-xylylen), einem Polyamid, einem Poly(phenylensulfid) und einem Polycarbonat. In einigen Beispielen umfasst die Polymer-Beschichtung ein Polyacrylat. In einigen Beispielen umfasst die Polymer-Beschichtung ein Polysiloxan. In einigen Beispielen umfasst die Polymer-Beschichtung ein Polyurethan. In einigen Beispielen umfasst die Polymer-Beschichtung ein Polyurethan. In einigen Beispielen ist die Polymer-Beschichtung quervernetzt. In einigen Beispielen ist die Polymer-Beschichtung wärmebeständig bis 250°C für bis zu 3.000 Stunden. In einigen Beispielen weist die Polymer-Beschichtung eine Dichte von etwa 1 bis 50 Gramm pro Quadratmeter auf. In einigen Beispielen stellt der Wärmeschutz-Schlauch eine Innentemperatur in dem Innenraum von nicht mehr als 65°C für wenigstens eine Stunde bereit. In einigen Beispielen weit der Wärmeschutz-Schlauch eine Brenngeschwindigkeit von 0 gemessen gemäß dem DIN 75200 Testverfahren (1989-09) auf. In einigen Beispielen ist der Wärmeschutz-Schlauch dazu betreibbar, 5.000.000 Testzyklen zu durchlaufen, ohne sichtbare Haarrisse oder eine Trennung von laminierten Schichten zu entwickeln.
Ferner sind hierin Verfahren zum Herstellen eines Wärmeschutz-Wellschlauchs bereitgestellt. In einigen Beispielen umfasst ein Verfahren zum Herstellen eines Wärmeschutz-Wellschlauchs: ein Laminieren einer Glasfaser-Schicht und einer ersten Aluminium-Schicht, um ein Aluminium-Glasfaser-Laminat mit einer Glasfaser-Seite und einer Aluminium-Seite herzustellen; ein wenigstens teilweises Beschichten der Glasfaser-Seite des Aluminium-Glasfaser-Laminats mit einer Polymer-Beschichtung, um ein polymerbeschichtetes Aluminium-Glasfaser-Laminat herzustellen; ein Bilden des polymerbeschichteten Aluminium-Glasfaser-Laminats an einem Dorn, um einen Schlauch herzustellen, wobei die Glasfaser-Seite des polymerbeschichteten Aluminium-Glasfaser-Laminats zu dem Dorn weist, und wobei die Glasfaser-Seite einen Innenraum des Wärmeschutz-Schlauchs zum Aufnehmen einer geschützten Komponente definiert; ein Bilden einer äußeren Schicht, umfassend eine zweite Aluminium-Schicht über der Aluminium-Seite des polymerbeschichteten Aluminium-Glasfaser-Laminats an dem Dorn, um einen Wärmeschutz-Schlauch herzustellen; und ein Wellen des Wärmeschutz-Schlauchs, um einen Wärmeschutz-Wellschlauch herzustellen. In einigen Beispielen umfasst das wenigstens teilweise Beschichten der Glasfaser-Seite des Aluminium-Glasfaser-Laminats mit einer Polymer-Beschichtung die Schritte eines Anbringens einer Beschichtung aus Polymer, um wenigstens teilweise die Glasfaser-Seite des Aluminium-Glasfaser-Laminats zu beschichten; und eines Aushärtens der Polymer-Beschichtung, um ein polymerbeschichtetes Aluminium-Glasfaser-Laminat zu bilden. In einigen Beispielen umfasst der Aushärteschritt ein Erhitzen des Aluminium-Glasfaser-Laminats in einem Ofen mit kontinuierlichem Durchsatz bei ungefähr 90–200°C für etwa 15 bis 90 Sekunden.
In anderen Beispielen umfasst ein Verfahren zum Herstellen eines Wärmeschutz-Wellschlauchs: ein wenigstens teilweises Beschichten wenigstens einer Seite einer Glasfaser-Schicht mit einer Polymer-Beschichtung, um eine polymerbeschichtete Glasfaser-Schicht herzustellen; ein Laminieren der polymerbeschichteten Glasfaser-Schicht und einer ersten Aluminium-Schicht, um ein polymerbeschichtetes Aluminium-Glasfaser-Laminat mit einer polymerbeschichteten Glasfaser-Seite und einer Aluminium-Seite herzustellen; ein Bilden des polymerbeschichteten Aluminium-Glasfaser-Laminats an einem Dorn, um einen Schlauch herzustellen, wobei die polymerbeschichtete Glasfaser-Seite des polymerbeschichteten Aluminium-Glasfaser-Laminats zu dem Dorn weisend platziert ist, und wobei die polymerbeschichtete Glasfaser-Seite einen Innenraum des Wärmeschutz-Schlauchs zum Aufnehmen einer geschützten Komponente definiert; ein Bilden einer äußeren Schicht, welche eine zweite Aluminium-Schicht umfasst, über der Aluminium-Seite des polymerbeschichteten Aluminium-Glasfaser-Laminats an dem Dorn, um einen Wärmeschutz-Schlauch herzustellen; und ein Wellen des Wärmeschutz-Schlauchs, um einen Wärmeschutz-Wellschlauch herzustellen. In einigen Beispielen umfasst das wenigstens teilweise Beschichten einer Glasfaser-Schicht mit einer Polymer-Beschichtung zum Erzeugen einer polymerbeschichteten Glasfaser-Schicht ferner den Schritt eines Aushärtens der Polymer-Beschichtung, um eine polymerbeschichtete Glasfaser-Schicht zu bilden.
In einigen Beispielen umfasst die Polymer-Beschichtung ein Polyacrylat, ein Polyurethan oder ein Polysiloxan. In einigen Beispielen weist die Polymer-Beschichtung eine Dichte von etwa 1 bis 50 Gramm pro Quadratmeter auf. In einigen Beispielen ist die Polymer-Beschichtung wärmebeständig bis 300°C für bis zu sechs Stunden. In einigen Beispielen stellt der Wärmeschutz-Schlauch eine Innentemperatur gemessen in dem Innenraum von nicht größer als 65°C für wenigstens eine Stunde bereit, wenn gemäß des Wärmeschutz-Testverfahrens gemessen wird, das unten beschrieben werden wird.
Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung deutlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Zeichnung eines Querschnitts eines Wärmeschutz-Schlauchs gemäß eines Beispiels.
2 ist ein Foto eines erfindungsgemäßen Wärmeschutz-Schlauchs und eines Vergleichsbeispiels eines Wärmeschutz-Schlauchs.
3 ist eine schematische Zeichnung des Wärmeschutz-Testsetups.
4 ist eine schematische Zeichnung eines Vibrationswiderstand-Testsetups.
5 ist eine schematische Zeichnung des Biegeeigenschaften-Unter-Testsetups.
6A ist eine schematische Zeichnung des „Kompression dann Verlängerung”-Testsetups.
6B ist eine schematische Zeichnung des Kompressionsteils des „Kompression dann Verlängerung”-Testsetups.
6C ist eine schematische Zeichnung des Verlängerungsteils des „Kompression dann Verlängerung”-Testsetups.
7 ist ein Graph von Temperatur über Zeit für Ergebnisse von dem Wärmeschutz-Test.
8A ist ein Foto eines Wärmeschutz-Schlauchs an einem Dorn in dem „Kompression dann Verlängerung”-Test.
8B ist ein Foto eines Wärmeschutz-Schlauchs an einem Dorn in dem Kompressionsteil des „Kompression dann Verlängerung”-Testsetup.
8C ist ein Foto eines Wärmeschutz-Schlauchs an einem Dorn in dem Verlängerungsteil des „Kompression dann Verlängerung”-Testsetups.
9A ist ein Foto eines geschnittenen Querschnitts eines Vergleichsbeispiels eines Wärmeschutz-Schlauchs.
9B ist ein Foto eines geschnittenen Querschnitts eines Wärmeschutz-Schlauchs gemäß einigen Beispielen.
10A ist ein Foto von Kabeln, die als Reibungspartner eines Vergleichsbeispiels eines Wärmeschutz-Schlauchs in dem Reibwiderstand-Test verwendet werden.
10B ist ein Foto von Kabeln, die als Reibungspartner eines Wärmeschutz-Schlauchs gemäß einigen Beispielen in dem Reibwiderstand-Test verwendet werden.
11A ist ein Foto eines Vergleichsbeispiels einer unbeschichteten Glasfaserschicht vor und nach dem Reibwiderstand-Test.
11B ist ein Foto einer polymerbeschichteten Glasfaserschicht gemäß einigen Beispielen vor und nach dem Reibwiderstand-Test.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Hierin sind Wärmeschutz-Wellschläuche und Verfahren zum Herstellen von ihnen beschrieben. Die Wärmeschutz-Schläuche weisen einen verbesserten Wärmewiderstand und eine verbesserte Abriebfestigkeit auf und minimieren oder eliminieren ein Aussetzen von Arbeiten mit Glasfaser-Isolationsmaterialien.
Definitionen und Beschreibungen
Die Begriffe „Erfindung”, „die Erfindung”, „diese Erfindung” und „die vorliegende Erfindung”, wie sie in diesem Dokument verwendet werden, sind dazu vorgesehen, breit den gesamten Gegenstand dieser Anmeldung und der beiliegenden Ansprüche zu bezeichnen. Formulierungen, die diese Begriffe enthalten, sollen so verstanden werden, dass sie die hierin beschriebenen Gegenstände nicht beschränken und die Bedeutung oder den Umfang der Ansprüche weiter unten nicht beschränken.
Wie sie hierin verwendet werden, umfassen die Begriffe „ein”, „eine”, „der”, „die” und „das” Referenzen im Singular und Plural, sofern nicht klar anders angegeben.
Wie er hierin verwendet wird, umfasst der Begriff „Metalle” reine Metalle, Legierungen und Metall-Mischkristalle, solange der Kontext nicht deutlich etwas anderes nahelegt.
In dieser Beschreibung wird Bezug genommen auf Legierungen, die durch AA-Nummern und andere verwandte Bezeichnungen identifiziert werden, wie beispielsweise „Serie” oder „1xxx”. Für ein Verständnis des Nummern-Bezeichnungssystems, das am häufigsten beim Bezeichnen und Identifizieren von Aluminium und seinen Legierungen verwendet wird, siehe „International Alloy Designations and Chemical Composition Limits for Wrought Aluminum and Wrought Aluminum Alloys" oder „Registration Record of Aluminum Association Alloy Designations and Chemical Compositions Limits for Aluminum Alloys in the Form of Castings and Ingot", die beide von The Aluminum Association herausgegeben sind.
Wärmeschutz-Schläuche
Eine schematische Zeichnung eines Querschnitts eines beispielhaften Wärmeschutz-Schlauchs ist in 1 gezeigt. Der Wärmeschutz-Schlauch 100, der in 1 illustriert ist, umfasst eine äußere Schicht 10 und eine innere Verbundschicht 20. In einigen Beispielen umfasst die innere Verbundschicht 20 eine Aluminium-Schicht 20B und eine Glasfaser-Schicht 20A. In einigen Beispielen ist die Aluminium-Schicht 20 an der inneren Fläche der äußeren Schicht 10 angebracht und die Aluminium-Schicht 20B und die Glasfaser-Schicht 20A sind miteinander laminiert. Die Glasfaser-Schicht 20A ist mit einer Polymer-Beschichtung 30 beschichtet, die einen Innenraum 40 definiert.
In einigen Beispielen beträgt ein Außendurchmesser 50 des Wärmeschutz-Schlauchs 100 von etwa 8 bis etwa 120 Millimeter (mm), wenngleich der Schlauch jeden beliebigen geeigneten Durchmesser aufweisen kann. In einigen Beispielen beträgt der Außendurchmesser von etwa 10 bis etwa 100 mm, von etwa 20 bis etwa 80 mm, von etwa 30 bis etwa 70 mm, von etwa 8 bis etwa 20 mm, von etwa 20 bis etwa 40 mm, von etwa 40 bis etwa 60 mm, von etwa 60 bis etwa 80 mm, von etwa 80 bis etwa 100 mm, von etwa 100 bis etwa 110 mm oder von etwa 110 bis etwa 120 mm.
2 ist ein Foto eines aufgeschnittenen erfindungsgemäßen Wärmeschutz-Schlauchs 200, einschließlich einer Polymer-Beschichtung, und eines aufgeschnitten Vergleichsbeispiels eines Wärmeschutz-Schlauchs 250, der keine Polymer-Beschichtung aufweist. Die Glasfasern des Vergleichsbeispiels eines Wärmeschlauchs sind fransig und lose und rufen daher Reizungen der Haut und der Lunge von Arbeitern hervor. Im Gegensatz hierzu sind die Glasfasern des Wärmeschutz-Schlauchs 200 weder fransig noch lose.
In einigen Beispielen ist, wie in 2 gezeigt, der Wärmeschutz-Schlauch gewellt (korrugiert). Für den vorliegenden Zweck ist ein gewellter Schlauch (Wellschlauch) ein Schlauch mit einer Abfolge von parallelen Graten und Vertiefungen an seiner Oberfläche in Umfangsrichtung. Jeder Grat zählt als eine Welle. In einigen Beispielen kann der Wärmeschutz-Schlauch etwa 450 ± 30 Wellen pro Meter Schlauchlänge aufweisen. In anderen Beispielen kann der Wärmeschutz-Schlauch etwa 1250 ± 30 Wellen/Meter, etwa 850 ± 30 Wellen/Meter, etwa 650 ± 30 Wellen/Meter, etwa 500 ± 30 Wellen/Meter, etwa 400 ± 10 Wellen/Meter, etwa 375 ± 10 Wellen/Meter, etwa 350 ± 10 Wellen/Meter oder etwa 300 ± 10 Wellen/Meter aufweisen.
In einigen Beispielen umfasst die äußere Schicht 10 Aluminium. Jede flexible Aluminium-Legierung kann verwendet werden. In einigen Beispielen ist die Legierung eine Aluminium-Legierung der 1XXX-Serie, eine Aluminium-Legierung der 3XXX-Serie, eine Aluminium-Legierung der 5XXX-Serie oder eine Aluminium-Legierung der 8XXX-Serie. In einigen Fällen ist die äußere Schicht 10 eine dünne Schicht von Aluminium, wie beispielsweise eine Aluminium-Folie. In einigen Beispielen beträgt die Dicke der äußeren Schicht 10 von etwa 5 Mikrometer bis etwa 100 Mikrometer. In einigen Beispielen beträgt die Dicke der äußeren Schicht von etwa 10 Mikrometer bis etwa 60 Mikrometer, von etwa 25 Mikrometer bis etwa 50 Mikrometer oder von etwa 30 Mikrometer bis etwa 50 Mikrometer. In einigen Beispielen kann die äußere Schicht aus einer überlagerten Wicklung eines Aluminiumbands um einen Dorn herum gebildet sein.
In einigen Beispielen kann jede flexible Aluminium-Legierung für die Aluminium-Schicht 20B der inneren Verbundschicht 20 verwendet werden. In einigen Beispielen ist die Legierung eine Aluminium-Legierung der 1XXX-Serie, eine Aluminium-Legierung der 3XXX-Serie, eine Aluminium-Legierung der 5XXX-Serie oder eine Aluminium-Legierung der 8XXX-Serie. In einigen Fällen ist die Aluminium-Schicht 20B der inneren Verbundschicht 20 eine dünne Schicht aus Aluminium, wie beispielsweise eine Aluminium-Folie. In einigen Beispielen beträgt die Dicke der Aluminium-Schicht 20B der inneren Verbundschicht 20 etwa 5 Mikrometer bis etwa 60 Mikrometer. In einigen Beispielen beträgt die Dicke der Aluminium-Schicht 20B der inneren Verbundschicht von etwa 10 Mikrometer bis etwa 50 Mikrometer, von etwa 15 Mikrometer bis etwa 40 Mikrometer oder von etwa 25 Mikrometer bis etwa 35 Mikrometer.
In einigen Beispielen umfasst die Glasfaser-Schicht 20B der inneren Verbundschicht 20 gewebte Glasfasern. Jede Zusammensetzung von Glas, wie beispielsweise A-Glas, E-CR-Glas, C-Glas, D-Glas, R-Glas oder S-Glas kann verwendet werden, um dünne Glasfasern zu erzeugen. Glasfasern mit beliebiger geeigneter Länge oder beliebigem geeignetem Durchmesser können verwendet werden. Die Glasfasern sind typischerweise zu Bündeln oder Rovingen zusammengefasst und können in beliebigem Muster gewebt sein, wie beispielsweise bidirektionalem Gewebe, einfachem Gewebe, Satin-Gewebe oder Twill. Alternativ können Matten von nicht-gewebten Glasfasern verwendet werden. In einigen Beispielen liegen die gewebten Glasfasern in der Form eines gewebten Glasfaser-Bands vor. In einigen Beispielen kann das gewebte Glasfaser-Band eine Dichte von 100 Gramm pro Quadratmeter aufweisen (g/m²). In einigen Beispielen kann das gewebte Glasfaser-Band eine Dichte von etwa 50–150 g/m², etwa 75–125 g/m², etwa 80–120 g/m² oder etwa 90–110 g/m² aufweisen. Das Glasfaser-Band kann optional als eine Glasfaser-Schicht bezeichnet werden.
In einigen Beispielen ist die innere Verbundschicht 20 durch Laminieren eines bidirektional gewebten Glasfaser-Bogens auf ein Aluminium-Blech der gleichen oder einer ähnlichen Breite gebildet, um eine Verbundschicht zu bilden. In einigen Fällen sind die Bögen im Wesentlichen flach mit einem hohen Längen-zu-Breiten-Verhältnis, wie beispielsweise größer als 10:1, größer als 100:1 oder größer als 1000:1. In einigen Beispielen kann ein Klebstoff verwendet werden, um den Glasfaser-Bogen auf das Aluminium-Blech zu laminieren. In einigen Beispielen kann die innere Verbundschicht 20 durch überlagertes Wickeln der Verbundschicht um einen Dorn herum gebildet sein.
Wie oben angesprochen, ist die innere Seite der Glasfaser-Schicht 20B der inneren Verbundschicht 20 mit einer Polymer-Beschichtung 30 beschichtet. Alternativ wird die Glasfaser-Schicht oder das Glasfaser-Band mit einer Polymer-Beschichtung 30 vor dem Bilden der inneren Verbundschicht 20 beschichtet. Jede Polymer-Beschichtung, die hohen Temperaturen widerstehen kann, wie beispielsweise 200°C, kann verwendet werden. In einigen Beispielen umfasst die Polymer-Beschichtung 30 ein wärmebeständiges Polymer. In einigen Beispielen umfasst die Polymer-Beschichtung 30 eines oder mehrere aus einem Polyacrylat, einem Polysiloxan, einem Polyurethan, einem Polyimid, einem Polybenzimidazol, einem Polybenzothiazol, einem Polybenzoxazol, einem Polyether, einem Polyimidazopyrrolon, einem Polyoxadiazol, einem Poly(p-phyenylen), einem Polyquinoxalin, einem Polysulfid, einem Polysulfon, einem Polytriazol, einem Poly(p-xylylen), einem Polyamid, einem Poly(phenylensulfid) und einem Polycarbonat. Andere Klassen von wärmebeständigem Polymer können verwendet werden. In einigen Beispielen umfasst das wärmebeständige Polymer ein Polyacrylat.
In einigen Beispielen ist das wärmebeständige Polymer ein Polyacrylat. In einigen Beispielen ist das wärmebeständige Polymer ein quervernetztes Polyacrylat. Nicht-einschränkende Beispiele von geeigneten Polyacrylaten sind Mehtacrylate, Methylacrylate, Methylmethacrylate, Ethylacrylate, Butylacrylate und Butylmethacrylate. In einigen Beispielen umfasst das wärmebeständige Polymer ein Polysiloxan. In einigen Beispielen ist das wärmebeständige Polymer ein quervernetztes Polysiloxan. Nichteinschränkende Beispiele von geeigneten Polysiloxanen sind Poly(dimethylsiloxan), Poly(diethylsiloxan) und Poly(diphenylsiloxan). In einigen Beispielen umfasst das wärmebeständige Polymer ein Polyurethan, das aus einem di- oder multi-isocyanat-Monomer und einem Polyol-Monomer gebildet ist. In einigen Beispielen ist das wärmebeständige Polymer ein quervernetztes Polyurethan. Nicht-einschränkende Beispiele von geeigneten Polyurethanen sind diejenigen, die aus Toluen-Diisocyanat (TDI) oder Methyldiphenyldiisocyanat gebildet sind, das mit einem Polyol-Monomer reagiert. Das Gewicht-gemittelte Molekulargewicht des wärmebeständigen Polymers (gegebenenfalls vor dem Aushärten) kann von 500 Gramm pro Mol (g/mol) bis 50.000 g/mol betragen.
Die Polymer-Beschichtung kann pur aufgebracht werden oder kann aus einer Lösung oder einer wässrigen Dispersion aufgebracht werden. In einigen Beispielen kann eine wässrige Polymer-Dispersion ein Polymer oder Prä-Polymer (Oligomer) und ein Vernetzungsmittel enthalten. In einigen Beispielen enthält die wässrige Polymer-Dispersion ein Polyurethan. Jedes geeignete bekannte Vernetzungsmittel kann verwendet werden. In einigen Beispielen enthält die wässrige Polymer-Dispersion ein Metallhydroxid-Vernetzungsmittel, wie beispielsweise Aluminium-Trihydroxid. Zudem kann die wässrige Polymer-Dispersion zusätzliche Additive enthalten, wie beispielsweise Antioxidanzen, Biozide, Farbstoffe, Schaumverhüter, Dispergenzen, Emulgatoren und/oder Feuchthaltemittel.
In einigen Beispielen ist die Polymer-Beschichtung 30 wärmebeständig bis 250°C für bis zu 500, bis zu 1.000, bis zu 2.000 oder bis zu 3.000 Stunden. In einigen Beispielen ist die Polymer-Beschichtung 30 wärmebeständig bis 200°C für 20.000 Stunden oder bis 275°C für 10 Stunden. In einigen Beispielen ist die Polymer-Beschichtung 30 wärmebeständig bis 300°C für 6 Stunden. In einigen Beispielen ist die Polymer-Beschichtung 30 wärmebeständig bis 290°C für 12 Stunden oder bis 310°C für 3 Stunden.
In einigen Beispielen stellt der Wärmeschutz-Schlauch 100 eine Innentemperatur in dem Innenraum 40 von nicht größer als 65°C für wenigstens eine Stunde bereit, gemessen gemäß dem Wärmeschutz-Test, der in dem Abschnitt „Testverfahren” weiter unten beschrieben wird. In einigen Beispielen stellt der Wärmeschutz-Schlauch 100 eine Innentemperatur in dem Innenraum 40 von nicht größer als 55°C, nicht größer als 60°C oder nicht größer als 70°C für wenigstens eine Stunde bereit, gemessen gemäß dem Wärmeschutz-Test.
In einigen Beispielen besteht der Wärmeschutz-Schlauch 100 den Vibrationswiderstand-Test, der in dem Abschnitt „Testverfahren” weiter unten beschrieben ist, ohne dass er sichtbare Beschädigungen zeigt, nachdem er 1.000.000 Vibrationszyklen durchlaufen hat. In einigen Beispielen ist der Wärmeschutz-Schlauch 100 dazu betreibbar, 500.000, 2.000.000, 3.000.000, 4.000.000, 5.000.000, 8.000.000 oder 10.000.000 Vibrationszyklen zu durchlaufen, ohne Haarrisse oder ein Ablösen der laminierten Schichten aufzuweisen, gemäß dem Vibrationswiderstand-Testverfahren.
In einigen Beispielen weist der Wärmeschutz-Schlauch 100 eine Brenngeschwindigkeit von Null auf, gemessen nach dem DIN 75200 Testverfahren (1980-09).
In einigen Beispielen kann der Wärmeschutz-Schlauch 100 in einem Gefrierschrank bis zu 100 Stunden bei –40°C oder in einem Laborofen für bis zu 100 Stunden bei 250°C gelagert werden, ohne dass Verdampfung von Klebstoff, Geruch, Rauchabgabe, Ablösen der Laminierung und Ablösen der überlagerten Wicklung auftritt, gemäß dem Temperatur-Widerstandstest: Warm-Kalt-Lagerbedingungungstest, der unten in dem Abschnitt „Testverfahren” beschrieben ist.
In einigen Beispielen kann der Wärmeschutz-Schlauch 100, nachdem er für 100 Stunden bei –40°C in einem Gefrierschrank gelagert worden ist, eine radiale statische Last von wenigstens 250 Newton pro 100 Millimeter aufnehmen (N/100 mm), gemäß dem Temperatur-Widerstandstest: Statischer Belastungstest, der unten in dem Abschnitt „Testverfahren” beschrieben ist. In einigen Beispielen kann der Wärmeschutz-Schlauch 100, nachdem er für 100 Stunden bei –40°C gelagert worden ist, eine radiale statische Last von wenigstens 260 N/100 mm, wenigstens 270 N/100 mm, wenigstens 280 N/100 mm, wenigstens 285 N/100 mm oder wenigstens 289 N/100 mm aufnehmen, gemäß dem Temperatur-Widerstandstest: Statischer Belastungstest, der unten in dem Abschnitt „Testverfahren” beschrieben ist.
In einigen Beispielen kann der Wärmeschutz-Schlauch 100, nachdem er in einem Laborofen für 100 Stunden bei 250°C gelagert worden ist, eine radiale statische Last von wenigstens 220 N/100 mm aufnehmen, gemäß dem Temperatur-Widerstandstest: Statischer Belastungstest, der unten in dem Abschnitt „Testverfahren” beschrieben ist. In einigen Beispielen kann der Wärmeschutz-Schlauch 100, nachdem er in einem Laborofen für 100 Stunden bei 250°C gelagert worden ist, eine radiale statische Last von wenigstens 222 N/100 mm, wenigstens 224 N/100 mm, wenigstens 226 N/100 mm, wenigstens 228 N/100 mm oder wenigstens 229 N/100 mm aufnehmen, gemäß dem Temperatur-Widerstandstest: Statischer Belastungstest.
In einigen Beispielen kann der Wärmeschutz-Schlauch 100, nachdem er in einem Gefrierschrank für 100 Stunden bei –40°C gelagert worden ist, den Biegeeigenschaften-Test gemäß dem Temperatur-Widerstandstest: Biegeeigenschaften-Test bestehen, der unten in dem Abschnitt „Testverfahren” beschrieben ist. In einigen Beispielen kann der Wärmeschutz-Schlauch, nachdem er in einem Laborofen für 100 Stunden bei 250°C gelagert worden ist, den Biegeeigenschaften-Test gemäß dem Temperatur-Widerstandstest: Biegeeigenschaften-Test bestehen, der unten in dem Abschnitt „Testverfahren” beschrieben ist.
In einigen Beispielen kann der Wärmeschutz-Schlauch 100, nachdem er in einem Gefrierschrank für 100 Stunden bei –40°C gelagert worden ist, den Farbtest gemäß dem Temperatur-Widerstandstest: Farbtest bestehen, der unten in dem Abschnitt „Testverfahren” beschrieben ist. In einigen Beispielen kann der Wärmeschutz-Schlauch 100, nachdem er in einem Laborofen für 100 Stunden bei 250°C gelagert worden ist, den Farbtest gemäß dem Temperatur-Widerstandstest: Farbtest bestehen, der unten in dem Abschnitt „Testverfahren” beschrieben ist.
In einigen Beispielen kann der Wärmeschutz-Schlauch 100, nachdem er in einem Gefrierschrank für 100 Stunden bei –40°C gelagert worden ist, wenigstens die Bezeichnung „gut” in dem Schichten-Haftungstest gemäß dem Temperatur-Widerstandstest: Schichten-Haftungstest erhalten, der unten in dem Abschnitt „Testverfahren” beschrieben ist. In einigen Beispielen kann der Wärmeschutz-Schlauch 100, nachdem er in einem Laborofen für 100 Stunden bei 250°C gelagert worden ist, wenigstens eine Bezeichnung „ausreichend” in dem Schichten-Haftungstest gemäß dem Temperatur-Widerstandstest: Schichten-Haftungstest erhalten.
In einigen Beispielen kann der Wärmeschutz-Schlauch 100 den „Kompression dann Verlängerung”-Test bestehen, der unten in dem Abschnitt „Testverfahren” beschrieben ist.
Herstellungsverfahren
Verfahren zum Herstellen von Wärmeschutz-Wellschläuchen, einschließlich jedoch nicht beschränkt auf die oben beschriebenen Wärmeschutz-Schläuche 100 und 200, werden hierin ebenfalls beschrieben.
Im Allgemeinen sind die Wärmeschutz-Wellschläuche aus zwei Vorläufer-Materialien gebildet: einem Aluminium-Glas (AG) Laminatmaterial und einem zweiten Aluminium-Material. Das Aluminium-Glasfaser-Laminatmaterial und das zweite Aluminium-Material können in der Form eines Blechs wie oben beschrieben vorliegen. Das Aluminium-Glasfaser-Laminatmaterial ist mit einer Polymer-Beschichtung beschichtet, wie beispielsweise der oben beschriebenen Polymer-Beschichtung 30. Alternativ ist eine Seite einer Glasfaser-Schicht mit einer Polymer-Beschichtung beschichtet, wie beispielsweise der oben beschriebenen Polymer-Beschichtung 30, und die polymerbeschichtete Glasfaser-Schicht wird auf eine erste Aluminium-Schicht laminiert, wie beispielsweise die erste Aluminium-Schicht 20B, um das Aluminium-Glasfaser (AG) Laminatmaterial zu bilden.
Das polymerbeschichtete Aluminium-Glasfaser-Laminatmaterial ist in eine Schlauchform geformt, indem eine überlagerndes Wickeln um einen Dorn mit einem Durchmesser durchgeführt wird, der der gewünschte Innendurchmesser des Wärmeschutz-Wellschlauchs ist. Das Aluminium-Glasfaser-Laminatmaterial wird um den Dorn gewickelt, wobei die Glasfaser-Seite zu dem Dorn weist. Eine äußere Schicht aus Aluminium wird dann durch ein überlagerndes Wickeln um denselben Dorn angebracht, der das gebildete Aluminium-Glasfaser-Laminatmaterial hält. In einigen Beispielen kann ein Klebstoff verwendet werden, um das Aluminium-Glasfaser-Laminatmaterial und die äußere Schicht von Aluminium zu sichern. Auf diese Weise bildet die Glasfaser-Seite des Aluminium-Glasfaser-Laminatmaterials einen Innenraum zum Aufnehmen einer zu schützenden Komponente.
In einigen Beispielen umfasst ein Verfahren zum Herstellen eines Wärmeschutz-Wellschlauchs ein Laminieren einer Glasfaser-Schicht und einer ersten Aluminium-Schicht zum Herstellen eines Aluminium-Glasfaser-Laminats mit einer Glasfaser-Seite und einer Aluminium-Seite. Das Verfahren umfasst ferner ein wenigstens teilweises Beschichten der Glasfaser-Seite des Aluminium-Glasfaser-Laminats mit einer Polymer-Beschichtung, um ein polymerbeschichtetes Aluminium-Glasfaser-Laminat herzustellen, und ein Formen des polymerbeschichteten Aluminium-Glasfaser-Laminats an einem Dorn, um einen Schlauch herzustellen. In einigen Fällen ist die Glasfaser-Seite des polymerbeschichteten Aluminium-Glasfaser-Laminats derart positioniert, dass sie zu dem Dorn weist. Das Verfahren umfasst ferner ein Bilden einer äußeren Schicht, die Aluminium umfasst, über der Aluminium-Seite des polymerbeschichteten Aluminium-Glasfaser-Laminats an dem Dorn, um einen Wärmeschutz-Schlauch zu bilden, und ein Wellen (Korrugieren) des Wärmeschutz-Schlauchs. Der Wärmeschutz-Schlauch kann durch beliebige bekannte Verfahren gewellt werden. Jedes oben beschrieben Aluminium-Material und Glas- oder Glasfaser-Material kann verwendet werden.
In einigen Beispielen umfasst der Schritt des wenigstens teilweisen Beschichtens der Glasfaser-Seite des Aluminium-Glasfaser-Laminats mit einer Polymer-Beschichtung die Schritte eines Aufbringens einer Beschichtung aus Polymer mit einer Dicke, um die Glasfaser-Seite des Aluminium-Glasfaser-Laminats wenigstens teilweise zu beschichten, und eines Aushärtens der Polymer-Beschichtung, um ein polymerbeschichtetes Aluminium-Glasfaser-Laminat zu bilden. Alternativ kann die Polymer-Beschichtung auf eine Glasfaser-Schicht mit einer Dicke aufgetragen werden, um die Glasfaser-Schicht wenigstens teilweise zu beschichten und dann die Polymer-Beschichtung auszuhärten, und dann das polymerbeschichtete Aluminium-Glasfaser-Laminat durch Laminieren der polymerbeschichteten Glasfaser-Schicht auf eine erste Aluminium-Schicht zu bilden.
Jedes oben beschriebene Polymer-Material kann verwendet werden, um die Polymer-Beschichtung zu bilden. Im Allgemeinen wird das Polymer-Material auf das Aluminium-Glasfaser-Laminatmaterial vor dem Bilden des Schlauchs aufgebracht, jedoch ist ein Aufbringen nach dem Bilden des Schlauchs ebenfalls möglich, sowie ein Aufbringen der Polymer-Beschichtung auf die Glasfaser-Schicht vor dem Bilden des Aluminium-Glasfaser-Laminats. Ferner kann, wenn die Polymer-Beschichtung aus einem Lösungsmittel oder einer wässrigen Dispersion aufgebracht wird, das Lösungsmittel und/oder Wasser in einem Trocknungsofen verdampft werden. Wenn Quervernetzungs-Reste in dem Polymer-Material vorliegen, kann der Ofen ausreichende Wärme zum Erreichen einer Quervernetzung solcher Reste bereitstellen.
In einigen Beispielen ist die Polymer-Beschichtung wärmebeständig bis 300°C für sechs Stunden. In einigen Beispielen umfasst die Polymer-Beschichtung Polyurethan. In einigen Beispielen ist die Polymer-Beschichtung quervernetzt. In einigen Beispielen ist eine Dichte der Polymer-Beschichtung etwa 1 bis 50 Gramm pro Quadratmeter (g/m²). In einigen Beispielen ist die Dichte der Polymer-Beschichtung etwa 2 bis 40 g/m², etwa 2 bis 20 g/m², etwa 8 bis 30 g/m², etwa 8 bis 20 g/m² oder etwa 10 bis 14 g/m².
In einigen Beispielen umfasst der Aushärtungsschritt ein Erhitzen des polymerbeschichteten Aluminium-Glasfaser-Laminatmaterials in einem Ofen mit kontinuierlichem Durchsatz bei etwa 90–200°C für etwa 15 bis 90 Sekunden. In einigen Beispielen quervernetzt der Aushärtungsschritt wenigstens 95% des Vernetzungsmittels. In einigen Beispielen quervernetzt der Aushärtungsschritt wenigstens 95%, wenigstens 90%, wenigstens 75%, wenigstens 60% oder wenigstens 50% des Vernetzungsmittels. In einigen Beispielen umfasst der Aushärtungsschritt ein Erhitzen des polymerbeschichteten Aluminium-Glasfaser-Laminatmaterials in einem Ofen mit kontinuierlichem Durchsatz bei etwa 100°C für etwa 25 bis 45 Sekunden. In anderen Beispielen kann das Vernetzungsmittel durch Belichtungsaushärten quervernetzt werden.
Testverfahren
Verschiedene Testverfahren werden verwendet, um die Leistungsfähigkeit von Wärmeschutz-Schläuchen zu bestimmten. Im Folgenden sind die von der Anmelderin verwendeten Verfahren beschrieben.
Wärmeschutz-Test
Der Wärmeschutz-Test verwendete das in 3 dargestellte experimentelle Setup 300. Die Wärmequelle ist ein temperaturgesteuerter Keramik-Infrarotradiator, der auf 750°C eingestellt ist. Ein Speicherthermometer, Thermoelement-Typ K, wird verwendet, um die Temperatur am Messpunkt über der Zeit zu detektieren. Die Thermoelement-Spitze wird an dem Messpunkt platziert, der der Innenraum des Wärmeschutz-Schlauchs ist. Zudem wird die Thermoelement-Spitze außerhalb der geschützten Komponente platziert, die ein PA-Kabelrohr mit einem Außendurchmesser von 6 mm ist. Der laterale Abstand zwischen der Heizfläche der Wärmequelle und der äußeren Fläche des Wärmeschutz-Schlauchs ist 20 mm. Der Test wird in einem Raum mit einer Umgebungs-Lufttemperatur von 22 ± 2°C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 30–40% durchgeführt.
Vibrationswiderstand-Test
Der Vibrationswiderstand-Test verwendet das experimentelle Setup 400, das in 4 dargestellt ist. Der Wärmeschutz-Schlauch 440 ist an einem ersten Ende an der festen Platte 410 mittels einer ersten Schrauben-Schlauchklemme 430 angebracht und durch eine Schraube 420 gesichert, und ist an seinem zweiten Ende an der Schwingplatte 450 mittels einer zweiten Schrauben-Schlauchklemme angebracht. Die Schwingplatte wird in der horizontalen Ebene mit einer Vibrationsamplitude von ±2,5 mm aus der Mittellage bewegt, so dass jeder Vibrationszyklus aus einer Verschiebung nach rechts um 2,5 mm, einer Rückkehr in die Mittellage, einer Verschiebung nach links um 2,5 mm und einer Rückkehr in die Mittellage besteht. Die Vibrationszyklus-Frequenz ist 40 Hz. Der Test wird in einem Raum mit einer Umgebungs-Lufttemperatur von 24 ± 4°C durchgeführt. Ein Wärmeschutz-Schlauch erhält das Ergebnis „bestanden”, wenn er einer minimalen Anzahl von 5·10⁶ Vibrationszyklen ohne sichtbare Beschädigung an der äußeren Schicht, wie beispielsweise Haarrisse, Abtrennen der Materialschichten oder externe Beschädigung widersteht.
Verbrennungstest
Der Verbrennungstest wird gemäß DIN 75200 (1980-09). Das bevorzugte Ergebnis ist „null”.
Temperatur-Widerstandstest
Der Temperatur-Widerstand von Wärmeschutz-Schläuchen wird gemessen, indem die Schläuche Warm-Kalt-Lagerbedingungen ausgesetzt werden, und dann vier Unter-Tests durchgeführt werden: der statische Belastungstest; der Biegeeigenschaften-Test; der Farbtest und der Schichten-Haftungstest, die alle im Folgenden erklärt sind.
Temperatur-Widerstandstest: Warm-Kalt-Lagerbedingungen
Wärmeschutz-Schläuche werden in einem Gefrierschrank für 100 Stunden bei –40°C oder in einem Laborofen für 100 Stunden bei 250°C gelagert. Ein Wärmeschutz-Schlauch erhält das Ergebnis „bestanden”, wenn keine Verdampfung von Klebstoff oder Geruch, keine Rauchabgabe, kein Abtrennen einer Laminierung und kein Abtrennen einer überlagerten Wicklung vorliegt. Zusätzliche Sub-Tests werden an Wärmeschutz-Schläuchen durchgeführt, die ein bestandenes Ergebnis bei warmen oder kalten Lagerbedingungen erhalten.
Temperatur-Widerstandstest: Statischer Belastungstest
Wärmeschutz-Schläuche werden auf eine Deformation unter einer statischen Belastung getestet. Die radiale statische Last ist definiert als die maximale Kraft, die eingewirkt wird, um eine Verringerung des Schlauch-Durchmessers um 30% aufgrund plastischer Deformation zu erreichen. Der Test wird in einem Raum mit einer Umgebungs-Lufttemperatur von 24 ± 4°C durchgeführt.
Temperatur-Widerstandstest: Biegeeigenschaften-Test
Wärmeschutz-Schläuche von wenigstens 300 mm Länge werden mit einer Biegevorlage 500, wie sie in 5 gezeigt ist, auf ihre Biegeeigenschaften getestet. Der Biegeradius 520 beträgt 1,5mal den Innendurchmesser 510 des Wärmeschutz-Schlauchs. Ein Wärmeschutz-Schlauch erhält das Ergebnis „bestanden”, wenn sich der Schlauch ohne sichtbare Beschädigung an der äußeren Schicht, wie beispielsweise Haarrisse, Abtrennen der Materialschichten oder externe Beschädigung biegt, und wenn die Verringerung des Durchmessers weniger oder gleich 3% beträgt.
Temperatur-Widerstandstest: Farbtest
Wärmeschutz-Schläuche werden auf Farbänderungen hin beobachtet. Farbänderungen werden festgestellt, aber nicht als Defekt angesehen. Jedoch legen die Vorlieben der Kunden fest, dass ein Ausbleiben einer Farbänderung bevorzugt wird.
Temperatur-Widerstandstest: Schichten-Haftungstest
Wärmeschutz-Schläuche werden auf die Haftung von Schichten getestet. Der Wärmeschutz-Schlauch wird in der axialen Richtung aufgeschnitten (entlang der Schlauchlänge) und abgeplattet. Es wird versucht, die Materialschichten von Hand zu delaminieren. Die Schläuche werden als gut, ausreichend oder nicht ausreichend kategorisiert. Eine gute Bewertung wird gegeben, wenn die Schichten deutlich aneinander anhaften, mit keiner oder wenig Delaminierung, und wenn kein Brechen von Fasern innerhalb der Schichten beobachtet wird. Eine ausreichende Bewertung wird gegeben, wenn die Schichten aneinander anhaften, mit wenig oder keiner Delaminierung, und wenn ein minimales Brechen von Fasern innerhalb der Schichten beobachtet wird. Eine nicht ausreichende Bewertung wird gegeben, wenn die Schichten delaminieren oder im Wesentlichen delaminieren und sich die Schichten bei minimaler eingewirkter Kraft trennen.
„Kompression-dann-Verlängerung”-Test
Der „Kompression-dann-Verlängerung”-Test verwendet das in den 6A–6C gezeigte experimentelle Setup. Ein 290 mm langer Abschnitt eines Wärmeschutz-Schlauchs 620 ist an einem Testdorn 610 montiert, der einen Durchmesser aufweist, der 0,5 mm kleiner ist als der Innendurchmesser des Wärmeschutz-Schlauchs, wie in 6A gezeigt. Der Schlauch wird durch eine Kraft F in der axialen Richtung gemäß 6B komprimiert, bis die maximale Kompression erreicht wird (d. h. der Schlauch nicht mehr weiter komprimiert werden kann). Nach der Kompression wird der Wärmeschutz-Schlauch durch die Kraft F gemäß 6C gestreckt, bis die Länge auf 290 mm zurückkehrt, minus 20 mm an jedem Ende für einen Handhabungsbereich. Ein Wärmeschutz-Schlauch erhält ein bestandenes Ergebnis, wenn keine Beschädigung in den überlappenden Bereichen der Wellung sichtbar ist.
Es wurde detailliert Bezug genommen auf verschiedene Beispiele des offenbarten Gegenstands, von dem ein oder mehrere Beispiele vorgestellt worden sind. Jedes Beispiel wurde zur Erklärung des Gegenstands bereitgestellt, nicht um diesen zu beschränken. Tatsächlich wird dem Fachmann deutlich, dass verschiedene Modifikationen und Variationen an dem vorliegenden Gegenstand vorgenommen werden können, ohne dass vom Umfang oder dem Geist der Offenbarung abgewichen wird. Beispielsweise können Merkmale, die als Teil einer Ausführungsform illustriert oder beschrieben worden sind, mit einer anderen Ausführungsform verwendet werden, um eine weitere Ausführungsform zu erhalten.
Die folgenden Beispiele werden dazu dienen, die vorliegende Erfindung weiter zu illustrieren, ohne dass sie gleichzeitig eine Beschränkung davon darstellen. Im Gegenteil sollte deutlich verstanden werden, dass auf verschiedene Ausführungsformen, Modifikationen und Äquivalente davon zurückgegriffen werden kann, die nach Lektüre dieser Beschreibung dem Fachmann nahegelegt sind, ohne dass vom Geist der Erfindung abgewichen wird.
Beispiel
Ein Vergleichsbeispiel eines Wärmeschutz-Schlauchs (Vergleichsprobe 1) wurde vorbereitet, indem ein gewebtes Glasfaser-Isolationsband und Aluminium-Folie der 1XXX-Serie von 20 Mikrometer Dicke laminiert wurden, um ein Aluminium-Glasfaser-Laminat herzustellen, wobei das Aluminium-Glasfaser-Laminat an einem Dorn gebildet wurde, um einen Schlauch zu bilden, wobei eine äußere Schicht von Aluminium-Folie der 1XXX-Serie von 60 Mikrometer Dicke um den Dorn herum gebildet wurde und der Wärmeschutz-Schlauch mit 450 ± 30 Wellen/Meter gewellt wurde.
Wärmeschutz-Schläuche gemäß der Erfindung wurden identisch zur Vergleichsprobe 1 vorbereitet, außer dass das Aluminium-Glasfaser-Laminat an der inneren Seite der Glasfaser-Schicht mit einer wässrigen Dispersion vorbeschichtet wurde, die ein aliphatisches quervernetzbares Poly-Polymer enthält, und in einem Ofen bei 100°C auf ein konstantes Gewicht getrocknet wurde, und dann das polymerbeschichtete Aluminium-Glasfaser-Laminat an dem Dorn wie oben gebildet wurde.
Die Schläuche gemäß der Vergleichsprobe 1, der erfinderischen Probe 1 und der erfinderischen Probe 2 wurden in dreifacher Ausführung in dem Wärmeschutz-Test, wie er in dem Abschnitt „Testverfahren” beschrieben ist, getestet. Die Ergebnisse sind in 7 gezeigt. Alle drei Schläuche zeigen eine zufriedenstellende Wärmeschutz-Fähigkeit, indem die Temperatur in dem Innenraum für 60 Minuten unter 70°C gehalten wird. Unterschiede zwischen den Schläuchen lagen innerhalb der Toleranzen des Testverfahrens.
Die Schläuche gemäß Vergleichsprobe 1, erfinderischer Probe 1 und erfinderischer Probe 2 wurden für 10·10⁶ Vibrationszyklen in dem Vibrationswiderstand-Test wie im Abschnitt „Testverfahren” beschrieben getestet. Alle drei Schläuche haben den Test bestanden.
Die Schläuche gemäß Vergleichsprobe 1, erfinderischer Probe 1 und erfinderischer Probe 2 wurden gemäß DIN 75200 wie im Abschnitt „Testverfahren” beschrieben getestet. Alle drei Schläuche haben den Test mit einer Brenngeschwindigkeit von null bestanden.
Die Schläuche gemäß Vergleichsprobe 1, erfinderischer Probe 1 und erfinderischer Probe 2 wurden entweder heißen oder kalten Lagerbedingungen, wie im Abschnitt „Testverfahren” beschrieben, ausgesetzt. Alle drei Schläuche haben den Test mit bestanden und wurden dann den Temperatur-Widerstand-Untertests unterzogen.
Die Schläuche gemäß Vergleichsprobe 1, erfinderischer Probe 1 und erfinderischer Probe 2, die heißen Lagerbedingungen ausgesetzt wurden und die Schläuche gemäß Vergleichsprobe 1, erfinderischer Probe 1 und erfinderischer Probe 2, die kalten Lagerbedingungen ausgesetzt wurden und die Schläuche gemäß Vergleichsprobe 1, erfinderischer Probe 1 und erfinderischer Probe 2, die keinen heißen oder kalten Lagerbedingungen ausgesetzt wurden (wie geliefert), wurden dem statischen Belastungs-Untertest unterzogen, wie er in dem Abschnitt „Testverfahren” beschrieben ist. Testergebnisse wurden aus dem Durchschnitt von 5 Messungen berechnet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt; Tabelle 1: Radiale statische Belastung

Vergleichsprobe 1 Erfinderische Probe 1 Erfinderische Probe 2

wie geliefert 243,9 223,9 283,83

kalt gelagert 244,9 230,0 289

heiß gelagert 216,1 218,8 228,5
Alle Schläuche haben den Test bestanden. Jedoch weisen Schläuche der erfinderischen Probe 2 eine bessere Stärke auf als Schläuche der Vergleichsprobe 1 und Schläuche der erfinderischen Probe 1. Daher verleiht die Polyurethan umfassende Polymer-Beschichtung zusätzliche Stärke.
Die Schläuche gemäß Vergleichsprobe 1, erfinderischer Probe 1 und erfinderischer Probe 2, die heißen Lagerbedingungen ausgesetzt wurden und die Schläuche gemäß Vergleichsprobe 1, erfinderischer Probe 1 und erfinderischer Probe 2, die kalten Lagerbedingungen ausgesetzt wurden und die Schläuche gemäß Vergleichsprobe 1, erfinderischer Probe 1 und erfinderischer Probe 2, die keinen heißen oder kalten Lagerbedingungen ausgesetzt wurden (wie geliefert), wurden dem Biegeeigenschaften-Untertest unterzogen, wie er in dem Abschnitt „Testverfahren” beschrieben ist. Alle Schläuche haben den Test bestanden.

Die Schläuche gemäß Vergleichsprobe 1, erfinderischer Probe 1 und erfinderischer Probe 2, die heißen Lagerbedingungen ausgesetzt wurden und die Schläuche gemäß Vergleichsprobe 1, erfinderischer Probe 1 und erfinderischer Probe 2, die kalten Lagerbedingungen ausgesetzt wurden und die Schläuche gemäß Vergleichsprobe 1, erfinderischer Probe 1 und erfinderischer Probe 2, die keinen heißen oder kalten Lagerbedingungen ausgesetzt wurden (wie geliefert) wurden dem Farb-Untertest unterzogen, wie er in dem Abschnitt „Testverfahren” beschrieben ist. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt: Tabelle 2: Farbe

	Vergleichsprobe 1 innen/außen	Erfinderische Probe 1 innen/außen	Erfinderische Probe 2 innen/außen
wie geliefert	weiß/blankes Aluminium	schwarz/blankes Aluminium	schwarz/blankes Aluminium
kalt gelagert	weiß/blankes Aluminium	schwarz/blankes Aluminium	schwarz/blankes Aluminium
heiß gelagert	braun/blankes Aluminium	schwarz/blankes Aluminium	schwarz/blankes Aluminium

Die Schläuche gemäß Vergleichsprobe 1, erfinderischer Probe 1 und erfinderischer Probe 2, die heißen Lagerbedingungen ausgesetzt wurden und die Schläuche gemäß Vergleichsprobe 1, erfinderischer Probe 1 und erfinderischer Probe 2, die kalten Lagerbedingungen ausgesetzt wurden und die Schläuche gemäß Vergleichsprobe 1, erfinderischer Probe 1 und erfinderischer Probe 2, die keinen heißen oder kalten Lagerbedingungen ausgesetzt wurden (wie geliefert) wurden dem Schichten-Haftungs-Untertest unterzogen, wie er in dem Abschnitt „Testverfahren” beschrieben ist. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt: Tabelle 3: Haftung der Schichten

	Vergleichsprobe 1 innen/außen	Erfinderische Probe 1 innen/außen	Erfinderische Probe 2 innen/außen
wie geliefert	gut	ausreichend	gut
kalt gelagert	gut	ausreichend	gut
heiß gelagert	ausreichend	ausreichend	ausreichend

Die erfinderische Probe 2 erreicht dasselbe Maß an Haftung wie die Vergleichsprobe 1. Daher beeinflusst das Polyurethan enthaltende Polymer die Haftung nicht negativ.
Die Schläuche gemäß Vergleichsprobe 1, erfinderischer Probe 1 und erfinderischer Probe 2 wurden dem „Kompression dann Verlängerung”-Test unterzogen, wie er in dem Abschnitt „Testverfahren” beschrieben ist. Alle drei Schläuche haben den Test bestanden. 8A zeigt den Schlauch der erfinderischen Probe 2 an dem Dorn platziert. 8B zeigt die erfinderische Probe 2 in dem verlängerten Zustand. 8C zeigt die erfinderische Probe 2 in einen akzeptablen Bedingung zurückgekehrt, nachdem der Test abgeschlossen war.
9A zeigt ein Foto eines geschnittenen Querschnitts der Vergleichsprobe 1, während 9B ein Foto eines geschnittenen Querschnitts der erfinderischen Probe 2 zeigt. Die Reduktion von losen Fasern in der erfinderischen Probe 2 verglichen mit der Vergleichsprobe 1 ist unmittelbar offensichtlich.
Der Schlauch der Vergleichsprobe 1 und der erfinderischen Probe 2 wurden in dem Abriebs-Test, wie er in dem Abschnitt „Testverfahren” beschrieben ist, getestet. 10A ist ein Foto von Kabeln, die als Reibungspartner der Vergleichsprobe 1 verwendet wurden, während 10B ein Foto von Kabeln ist, die als Reibungspartner der erfinderischen Probe 2 verwendet wurden.
Die Reduktion von losen Fasern in der erfinderischen Probe 2 vergleichen mit der Vergleichsprobe 1 ist unmittelbar offensichtlich. 11A ist ein Foto der unbeschichteten Glasfaser-Schicht vor (links) und nach (rechts) dem Abriebs-Widerstandstest der Vergleichsprobe 1, während 11B ein Foto der polymerbeschichteten Glasfaser-Schicht vor (links) und nach (rechts) dem Abriebs-Widerstandstest der erfinderischen Probe 2 ist. Die Verringerung der Beschädigung durch Abrieb an dem gewebten Glasfaser-Band in der erfinderischen Probe 2 verglichen mit der Vergleichsprobe 1 ist unmittelbar offensichtlich.
Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung sind so beschrieben worden, dass sie die Aufgaben der Erfindung lösen. Es sollte erkannt werden, dass diese Ausführungsformen lediglich illustrativ für die Prinzipien der vorliegenden Erfindung sind. Verschiedene Modifikationen und Anpassungen daran werden dem Fachmann umgehend deutlich, ohne dass von dem Geist und Umfang der Erfindung abgewichen wird, wie von den folgenden Ansprüchen definiert.
Hierin sind Wärmeschutz-Wellschläuche und Verfahren zum Herstellen derselben beschrieben. Die Wärmeschutz-Schläuche weisen eine verbesserte Hitzebeständigkeit, eine verbesserte Abriebfestigkeit auf und minimieren oder eliminieren eine Belastung von Arbeitern mit Glasfaser-Isolationsmaterialien. Die Wärmeschutz-Wellschläuche können in Automobil-Transport- und Industrie-Anwendungen eingesetzt werden, um nur einige zu nennen.
Bezugszeichenliste
Legende Fig. 3:

301: Wärmequelle
302: (Wärme-)geschützte Komponente
303: Wärmeschutz-Schlauch
304: Messpunkt der geschützten Komponente

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN 75200 Testverfahren (1989-09) [0009]
„International Alloy Designations and Chemical Composition Limits for Wrought Aluminum and Wrought Aluminum Alloys” oder „Registration Record of Aluminum Association Alloy Designations and Chemical Compositions Limits for Aluminum Alloys in the Form of Castings and Ingot”, die beide von The Aluminum Association [0036]
DIN 75200 Testverfahren (1980-09) [0051]
DIN 75200 (1980-09) [0070]
DIN 75200 [0084]

Claims

Wärmeschutz-Schlauch, umfassend: a) eine äußere Schicht, umfassend Aluminium und aufweisend eine äußere Fläche und eine innere Fläche; und b) eine innere Verbundschicht, welche eine Aluminium-Schicht und eine Glasfaser-Schicht umfasst, wobei die Aluminium-Schicht und die Glasfaser-Schicht miteinander laminiert sind; wobei die Aluminium-Schicht der inneren Verbundschicht an der inneren Fläche der äußeren Schicht angebracht ist; und wobei die Glasfaser-Schicht der inneren Verbundschicht einen Innenraum des Wärmeschutz-Schlauchs definiert und wobei die Glasfaser-Schicht wenigstens teilweise mit einer Polymer-Beschichtung beschichtet ist.
Wärmeschutz-Schlauch nach Anspruch 1, wobei die Polymer-Beschichtung eines oder mehrere aus einem Polyacrylat, einem Polysiloxan, einem Polyurethan, einem Polyimid, einem Polybenzimidazol, einem Polybenzothiazol, einem Polybenzoxazol, einem Polyether, einem Polyimidazopyrrolon, einem Polyoxadiazol, einem Poly(p-phyenylen), einem Polyquinoxalin, einem Polysulfid, einem Polysulfon, einem Polytriazol, einem Poly(p-xylylen), einem Polyamid, einem Poly(phenylensulfid) und einem Polycarbonat umfasst.
Wärmeschutz-Schlauch nach Anspruch 1, wobei die Polymer-Beschichtung ein Polyacrylat, ein Polyurethan oder ein Polysiloxan umfasst.
Wärmeschutz-Schlauch nach einem der Ansprüche 1–3, wobei die Polymer-Beschichtung quervernetzt ist.
Wärmeschutz-Schlauch nach einem der Ansprüche 1–4, wobei die Polymer-Beschichtung eine Dichte von etwa 1 bis 50 Gramm pro Quadratmeter aufweist.
Wärmeschutz-Schlauch nach einem der Ansprüche 1–5, wobei die Polymer-Beschichtung wärmebeständig bis 250°C für 3.000 Stunden ist.
Wärmeschutz-Schlauch nach einem der Ansprüche 1–6, wobei der Wärmeschutz-Schlauch eine Innentemperatur in dem Innenraum von nicht größer als 65°C für wenigstens eine Stunde bereitstellt, gemessen gemäß dem Wärmeschutz-Test.
Wärmeschutz-Schlauch nach einem der Ansprüche 1–7, wobei der Wärmeschutz-Schlauch eine Brenngeschwindigkeit von null hat, gemessen gemäß dem DIN 75200 Testverfahren (1989-09).
Wärmeschutz-Schlauch nach einem der Ansprüche 1–8, wobei der Wärmeschutz-Schlauch dazu betreibbar ist, 5.000.000 Testzyklen zu durchlaufen, ohne sichtbare Haarrisse oder ein Abtrennen von laminierten Schichten zu entwickeln.
Wärmeschutz-Wellschlauch, hergestellt durch: Laminieren einer Glasfaser-Schicht und einer ersten Aluminium-Schicht, um ein Aluminium-Glasfaser-Laminat mit einer Glasfaser-Seite und einer Aluminium-Seite herzustellen; wenigstens teilweises Beschichten der Glasfaser-Seite des Aluminium-Glasfaser-Laminats mit einer Polymer-Beschichtung, um ein polymerbeschichtetes Aluminium-Glasfaser-Laminat herzustellen; Bilden des polymerbeschichteten Aluminium-Glasfaser-Laminats an einem Dorn, um einen Schlauch herzustellen, wobei die polymerbeschichtete Glasfaser-Seite des polymerbeschichteten Aluminium-Glasfaser-Laminats zu dem Dorn weisend platziert ist, und wobei die polymerbeschichtete Glasfaser-Seite einen Innenraum des Wärmeschutz-Schlauchs zum Aufnehmen einer geschützten Komponente definiert; Bilden einer äußeren Schicht, umfassend eine zweite Aluminium-Schicht über der Aluminium-Seite des polymerbeschichteten Aluminium-Glasfaser-Laminats an dem Dorn, um einen Wärmeschutz-Schlauch herzustellen; und Wellen des Wärmeschutz-Schlauchs, um den Wärmeschutz-Wellschlauch herzustellen.
Wärmeschutz-Wellschlauch nach Anspruch 10, wobei das wenigstens teilweise Beschichten der Glasfaser-Seite des Aluminium-Glasfaser-Laminats mit einer Polymer-Beschichtung die Schritte umfasst: Aufbringen einer Polymer-Beschichtung bei einer Dichte, um die Glasfaser-Seite des Aluminium-Glasfaser-Laminats wenigstens teilweise zu beschichten; und Aushärten der Polymer-Beschichtung, um ein polymerbeschichtetes Aluminium-Glasfaser-Laminat zu bilden.
Wärmeschutz-Wellschlauch nach Anspruch 11, wobei der Schritt des Aushärtens ein Erhitzen des Aluminium-Glasfaser-Laminats in einem Ofen mit kontinuierlichem Durchsatz bei etwa 90–200°C für 15 bis 90 Sekunden umfasst.
Wärmeschutz-Wellschlauch nach einem der Ansprüche 10–12, wobei die Polymer-Beschichtung ein Polyacrylat, ein Polyurethan oder ein Polysiloxan umfasst.
Wärmeschutz-Wellschlauch nach einem der Ansprüche 10–13, wobei die Polymer-Beschichtung eine Dichte von etwa 1 bis 50 Gramm pro Quadratmeter aufweist.
Wärmeschutz-Wellschlauch nach einem der Ansprüche 10–14, wobei die Polymer-Beschichtung wärmebeständig bis 300°C für sechs Stunden ist.
Wärmeschutz-Wellschlauch nach einem der Ansprüche 10–15, wobei der Wärmeschutz-Schlauch eine in dem Innenraum gemessene Innentemperatur von nicht mehr als 65°C für wenigstens eine Stunde bereitstellt, gemessen gemäß dem Wärmeschutz-Testverfahren.
Wärmeschutz-Wellschlauch, hergestellt durch: wenigstens teilweises Beschichten wenigstens einer Seite einer Glasfaser-Schicht mit einer Polymer-Beschichtung, um eine polymerbeschichtete Glasfaser-Schicht herzustellen; Laminieren der polymerbeschichteten Glasfaser-Schicht und einer ersten Aluminium-Schicht, um ein polymerbeschichtetes Aluminium-Glasfaser-Laminat mit einer polymerbeschichteten Glasfaser-Seite und einer Aluminium-Seite herzustellen; Bilden des polymerbeschichteten Aluminium-Glasfaser-Laminats an einem Dorn, um einen Schlauch herzustellen, wobei die polymerbeschichtete Glasfaser-Seite des polymerbeschichteten Aluminium-Glasfaser-Laminats zu dem Dorn weisend platziert ist, und wobei die polymerbeschichtete Glasfaser-Seite einen Innenraum des Wärmeschutz-Schlauchs zum Aufnehmen einer geschützten Komponente definiert; Bilden einer äußeren Schicht, umfassend eine zweite Aluminium-Schicht über der Aluminium-Seite des polymerbeschichteten Aluminium-Glasfaser-Laminats an dem Dorn, um einen Wärmeschutz-Schlauch herzustellen; und Wellen des Wärmeschutz-Schlauchs, um den Wärmeschutz-Wellschlauch herzustellen.
Wärmeschutz-Wellschlauch nach Anspruch 17, wobei das wenigstens teilweise Beschichten einer Glasfaser-Schicht mit einer Polymer-Beschichtung, um eine polymerbeschichtete Glasfaser-Schicht herzustellen, ferner ein Aushärten der Polymer-Beschichtung zum Bilden einer polymerbeschichteten Glasfaser-Schicht umfasst.
Wärmeschutz-Wellschlauch nach Anspruch 17 oder Anspruch 18, wobei die Polymer-Beschichtung ein Polyacrylat, ein Polyurethan oder ein Polysiloxan umfasst.
Wärmeschutz-Wellschlauch nach einem der Ansprüche 17–19, wobei die Polymer-Beschichtung eine Dichte von etwa 1 bis 50 Gramm pro Quadratmeter aufweist.