DE2403499C2 - Verfahren zur Herstellung eines gewebeverstärkten Druckschlauches - Google Patents

Description

stärkter Druckschläuche anzugeben, weiche ohne Verwendung klebender Zwischenschichten oder anderer Verbindungshilfsmittel eine einwandfreie Verankerung der Gewebeverstärkung in der Schlauchwand gewährleistet. Erfindungsgemäß wird dazu vorgeschlagen, daß das Erwärmen des Rohlings durch Verwendung von Heißdampf als inneres Druckmittel fortschreitend von innen nach außen und das Vernetzen bzw. Vulkanisieren des Schlauchwerkstoffs in annähernd gleichen Zeitintervallen unter jeweiligem Erhöhen des Innendrucks in zwei aufeinanderfolgenden Verfahrensschritten erfolgt.

Das erfindungsgemäße Verfahren bringt gegenüber dem bekannten Stand dei Technik den Vorteil, daß durch die Beaufschlagung mit Heißdampf von innen her das Schlauchwandmaterial leicht nach außen gedruckt wird und im noch nicht vulkanisierten Zustand im Kontaktbereich die Fasern der Gewebeummantelung hinterläuft. Die zwischenzeitlich von innen nach außen fortschreitende Erwärmung der Schlauchwand und die nachfolgenden Stufen der Druckerhöhung bewirken auch eine Vernetzung der außenliegenden Schlauchschichten, so daß das Gewebe bleibend und unverrückbar mechanisch mit der Schlauchwand verbunden wird.

In besonders gelagerten Fällen kann als zusätzlicher Veriahrensschritt eine kurzzeitige Behandlung in einem Druckkessel mit einem Heizrr.edium mit 6 atü Druck erfolgen. Diese Maßnahme kann dort erforderlich werden, wo Schläuche mit größeren Wanddicken hergestellt werden müssen. Die dreistufige Innendruckbeaufschlagung sorgt hier auf Grund der Durchmesservergrößerung für das Einbetten der Gewebeummantelung in die Schlauchwand, während die endgültige Vernetzung der außenliegenden Schichten in diesen Fällen durch die nachfolgende Außendruckbehandlung vorgenommen wird.

Der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens wird wie folgt beschrieben: Zunächst wird ein Schlauchrohling der gewünschten Wanddicke aus einer vulkanisierbaren Kautschukmischung extrudiert, wobei als Kautschuk-Komponente beispielsweise ein Äthylen-Propylen-Terpolymerisat Verwendung finden kann. Aus Gründen einer guten Dimensionsstabilität des extrudierten Schlauchs im Rohzustand und um der Gefahr einer Deformation des Schlauch rohlings bei der nachfolgenden Gewebcumklöppelung entgegen zu wirken, werden in erster Linie bei der Herstellung der Kautschukmischung sogenannte Sequenztypen verwendet, die durch eine hohe Rohfestigkeit ausgezeidinet sind. An solche Sequenztypen werden alle vernetzungsfähigen Kunststoffe mit hohem thermoplastischem Charakter, d. h. hoher Dimensionsstabilität, im unvernetzten Zustand bezeichnet.

Als Beispiel für eine bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendbare Sequenztype kann die nachfolgend angegebene Rezeptur angesehen werden:

100 Teile Äthylen-Propylen-Terkamschuk

(EPDM)

125 Teile Kieselkreide
20 Teile Kieselsäure

70 Teile Weichmacheröl (Polyalkylbenzol)
10 Teile Calciumoxid
5 Teile Dispergator
5 Teile mikrokristallines Wachs

2 Teile Diglykol

2 Teile Triallylcyanur

10 Teile !,l-di-

Trimethylcyclohexan

In dem gewählten Verfahrensbeispiel wurde ein Schlauchrohling unter Zugrundelegung der oben angegebenen Rezeptur mit einem Innendurchmesser von 5 mm und einer Wanddicke von 3 mm extrudiert. Dieser Schlauchrohling wurde anschließend auf einer Klöppelmaschine mit einem Reyonfaden umkloppelt. Bei der Umklöppelung wurde ein Steigungswinkel der Fadenauflage von 54 Grad eingehalten, um sowohl in axialer als auch in radialer Richtung eine optimale Stabilität gegen Dimensionsänderung bei Druckbelastung zu erzielen. Aus diesem Grunde wurde für den Faden entsprechend der gewählten Schlauchabmessung ein dtex von 1100 gewählt. Die Gewebeverstärkung wurde zweifach gefacht mit zweiunddreißig Fäden geklöppelt auf den Schlauchrohling aufgebracht. Die Geflechtsbindung war bei dem gewählten Beispielsfall mit 1:1 optimal, d. h. die diagonal liegenden Fäden verliefen abwechselnd einmal über und einmal unter den sich unter dem angegebenen Steigungswinkel kreuzenden Einzelfäden.

Der mit dieser Gewebeverstärkung versehene Schlauchrohling wurde danach dem Vernetzungsprozeß unterzogen, in dem das Lumen zeit- und druckabhängig stufenweise mit Heißdampf beschickt wurde. Hierbei wurde der Schlauchrohling mit einer Armatur an seinem einen Ende direkt mit der Dampfleitung verbunden. Am anderen, freien Schlauchrohlingsende wurde eine Dichtungsvorrichtung mit einem Ablaufventil für Kondenswasser angeordnet. Nunmehr wurde in einem ersten Zeitraum von 10 Minuten Dauer im Lumen des Schlauchrohlings ein Dampfdruck von 3 atü, d. h. eine Temperatur von 142,8° C erzeugt. Nach Ablauf dieses ersten Intervalls wurde eine Druckerhöhung auf 4 atü Innendruck vorgenommen, wobei die Einwirkungszeit dieses erhöhten Drucks ebenfalls auf 10 Minuten begrenzt war. Die Druckerhöhung von 3 atü auf 4 atü entspricht dabei einer Temperaturerhöhung von 142,8° C auf 150,9° C. Nach Beendigung des zweiten Zeitabschnitts wurde der Druck erneut von 4 atü auf 5 atü erhöht, wobei die Einwirkungszeit dieser letzten Druckerhöhung ebenfalls auf 10 Minuten begrenzt war. Die Druckerhöhung von 4 atü auf 5 atü entspricht dabei einer Temperaturerhöhung von 150,9° C auf 157,9° C.

Im ersten Zeitabschnitt, d. h. in der ersten Druckstufe von 3 atü Innendruck, wird die erweichende Schlauchwand in das Geflecht eingedrückt und dabei werden die Einzelfäden von dem erweichenden Schlauchwandmaterial hinterlaufen. Gleichzeitig beginnt bereits in der ersten Druckstufe die Anvulkanisation des Kautschuks in Richtung von innen nach außen. Im zweiten Zeitabschnitt, d. h. in der zweiten Druckstufe, wird durch die vorgenommene Druckerhöhung die in der ersten Druckstufe eingeleitete Vulkanisationsreaktion beschleunigt und die Schlauchwand vom thermoplastischen in den elastischen Zustand übergeführt. Im dritten Zeitabschnitt, d. h. in der dritten Druckstufe, wird durch die nochmalige Druckerhöhung die Vulkanisationsreaktion um ein weiteres intensiviert. Durch den in der zweiten Druckstufe erhöhten Grad der Vulkanisation und den da-

bei erreichten elastischen Zustand der Schlauchwand wird jedoch irt der dritten Druckstufe die Schlauchwand nicht mehr durch das Geflecht hindurch nach außen abgedrückt, sondern es erfolgt in dieser letzten Druckstufe lediglich eine Endverfestigung der Schlauchwand im Sinne einer Endvulkaniisition.

Bei dem Schlauchrohling des Versuchsaufbaus wurde die vollständige Vulkanisation bereits mit den angegebenen drei Innendruckstufen erreicht. Bei dicken dimensionierten Schlauchwänden kann vorteilhaft im Anschluß an die dritte Druckstufe die vollständige Ausvulkanisation des Schlauchs auf herkömmliche Weise im Druckkessel mit Dampf bei etwa 6 atü abgeschlossen werden.

Andere Schlauchabmessungen als die im Verfahrensbeispiel genannten haben oft zur Folge, daß bei der Gewebeummantelung besondere Parameter zu beachten sind. Zwar bleibt der Steigungswinkel von 54° in allen Fällen als konstant fixiert, der dtex. des Mantelfadens sowie die Anzahl der Fäden sind jedoch variabel und entsprechend der gewählten Schlauchabmessung so festzulegen, daß auf jeden Fall eine Umflechtung ohne Zwischraum gewährleistet ist.

Zur Gewebeummantelung können an Stelle des im genannten Verfahrensbeispiel angeführten Reyon auch Fäden auf der Basis Polyester, Polyamid oder Naturfasern verwendet werden. Auch eine Verwendung von Metallfäden kann erfolgen, denn eine Abhängigkeit zur Gewebehaftung ist nicht feststellbar, da die Verbindung des Gewebes mii dem Gummischlauch im wesentlichen auf einen mechanischen Vorgang zurückzuführen ist.

Der im Verfahrensbeispiel gewählte Äthylen-Propylen-Terkautschuk als Basiskomponente wird bevorzugt dort eingesetzt, wo Schläuche erzeugt werden sollen, die sich durch ihre Alterungsbeständigkeit auszeichnen, ohne bestimmte Anforderungen auf Medienbeständigkeit zu erfüllen. Solche Schläuche eignen sich beispielsweise gut zur Durchleitung von Mitteldruckdampf bis etwa 6 atü. Wird von dem Druckschlauch eine Medienbeständigkeit verlangt, z. B. Beständigkeit gegenüber Ölen oder Benzin, so wird an Stelle von Äthylen-Propylen-Terkautschuk bevorzugt ein teilweise vorvernetztes Kautschuk,

z. B. auf Basis Polychloropren oder Nitrilkautschuk eingesetzt.

Als weiteres Verfahrensbeispiel wurde nach modifizierten Regeln des Verfahrens ein Sch'auchrohling behandelt, der zunächst nach folgender Rezeptur erzeugt wurde:

50 Teile Nitrilkautschuk

50 Teile Nitrilkautschuk vorvernetzt

60 Teile Russ N550

10 Teile Russ N330

50 Teile Kaolin

50 Teile Weichmacher (Alkylsulfonsäureester) 1 Teil Stearinsäure
5 Teile Zinkoxid
8 Teile Calciumoxid

1,5 Teile Phenyl-/?-Naphtyl-Amin
1,5 Teile 2,2,4-Trimethyl-l,2-DihydrochinoIin
1,2 Teile Benzothiazyl-2-Cyclohexylsulfenamid 0,2 Teile Tetra-Methyl-Thiuram-Monosulfid
2 Teile Schwefel

Dieser Schlauch wurde mit einem Polyamid-Faden umlclöppelt und der Stufenvulkanisation zugeführt, wobei die erste Druckstufe über 15 Minuten bei ei-

*5 nem Innendampfdruck von 3,5 atü gefahren wurde, während die Druckstufen 2 und 3 in gleichen Zeitabständen von jeweils 5 Minuten bei 4 atü und 5 atü gehalten wurden.
Nach Abschluß der Stufenvulkanisation war auch in diesem Fall die als Druckbewehrung wirkende Gewebeummantelung so fest in der Wand des vulkanisierten Nitrilgummischlauchs verankert, daß ein Ablösen ausgeschlossen war. Der erhaltene Nitrilgummischlauch ist als Druckleitung beispielsweise für öle und Benzine einsetzbar und zeichnet sich durch optimale Medienbeständigkeit aus.

Weitere Versuche haben ergeben, daß als Basiskomponente für die Schlauchherstellung je nach Verwendungszweck auch andere Kunststoff- bzw. Kaut-

schukarten wie Styrol-Butadien-Kautscbuk, Polybutadien, Polyisopren usw. sowohl für sich allein als auch in Verschnitt mit den bereits genannten Kautschukarten sowie im Verschnitt mit Naturkautschuk für das erfindungsgemäße Verfahren geeignet sind und zu gleich optimalen Ergebnissen führen.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines gewebeverstärkten Druckschlauchs, bei dem aus vernetzungsfähigem Kunststoff oder vulkanisierbacem Kautschuk ein Schlauch geformt und mit einer Gewebeverstärkung ummantelt, der so gebildete Rohling erwärmt und durch Einbringen eines Druckmittels in das Innere des Schlauchs der Schlauchwerkstoff nach außen in die Gewebeverstärkung eingedrückt und unter fortschreitendem Erwärmen vernetzt bzw. vulkanisiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das

des Druckschlauchs führen. Außerdem bedeutet die Aufbringung der Haftvermittlerschicht einen zusätzlichen Arbeitsgang und damit höhere Herstellungskosten.

In einem weiteren bekannten Verfahren zur Herstellung von gewebeverstärkten Druckschläuchen wird ein aus vernetzten! Kunststoff bestehender Innenschlauch mit einem vernetzbaren Kunststoff umspritzt oder umwickelt.

Im Anschluß an diesen Vorgang wird die Schlauchkombination mit einer Gewebeummantelung versehen, z. B. umklöppelt und vernetzt. Bei diesem Vorgang wird die Gewebeummantelung im vernetzungsfähigen Kunststoff der Außenschicht fixiert und be-

Erwärmen des Rohlings durch Verwendung von 15 findet sich nach Abschluß der Vernetzung als Ver-

Heißdampf als inneres Druckmittel fortschrei- Stärkung an der Wand des Außenschlauchs. Der

tend von innen nach außen und das Vernetzen Nachteil dieses bekannten Verfahrens ist darin zu

bzw. Vulkanisieren des Schlauchwerkstoffs in an- sehen, daß durch die zusätzliche Vernetzung der Au-

nähernd gleichen Zeitintervallen unter jeweiligem ßenschicht eine thermische Schädigung des Innen-

Erhöhen des Innendrucks in zwei aufeinanderfol- 20 schlauchs eintreten kann, die zur Minderung der Ge

genden Verfahrensabschnitten erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitintervalle der einzelnen Verfahrensschritte zwischen 5 und 10 Minuten betragen.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den aufeinanderfolgenden Verfahrensabschnitten Druckunterschiede zwischen 3 und 6 atü angewendet werden.

4. Verfahren nach einem derAnsprüchelbis3, dadurch gekennzeichnet, daß als zusätzlicher Verfahrensschritt eine kurzzeitige Behandlung in einem Druckkessel mit einem Heizmedium mit 6 atü Druck erfolgt.

brauchstüchtigkeit führt. Zudem bedarf es bei diesem Verfahren, um die Verbindung des Innenschlauchs mit der Außenschicht zu gewährleisten, besonderer Maßnahmen wie z. B. des Entfernens von an der Oberfläche des Innenschlauchs anhaftenden Antiklebschichten aus der Herstellung des Innenschlauchs.

In einem weiteren bekannten Verfahren wird eine Gewebeummantelung auf einen vernetzbaren Schlauch aufgebracht, z. B. auf dem Wege des Umklöppelns. Der mit der Gewebeummantelung versehene Schlauch wird danach auf einen Dorn gezogen und mit einer A".ßenschicht aus Blei umpreßt. Die Gewebeummantelung wird dabei in die noch nicht vernetzte Wand des Schlauchs eingepreßt. Im Anschluß an diesen Einpreßvorgang erfolgt die Verneizung des Schlauchs. Danach wird der Bleimantel vom

dem fertigen Produkt entfernt. Dieses Verfahren ist

äußerst aufwendig und kann — nicht zuletzt aus wirtschaftlichen Gründen — nur in Extremfällen zur Anwendung gelangen. Solche Extremfälle sind bei-

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel- spielsweise bei Höchstdruckschläuchen gegeben, die lung eines gewebeverstärkten Druckschlauchs, bei Drücken bis zu 1200 atü standhalten müssen. Für dem aus vernetzungsfähigem Kunststoff oder vulka- normale Anwendungsgebiete von Druckschläuchen nisierbarem Kautschuk ein Schlauch geformt und mit 45 ist dieses Verfahren zu aufwendig und daher nicht einer Gewebeverstärkung ummantelt, der so gebil- einsetzbar.

dete Rohling erwärmt und durch Einbringen eines Schließlich ist ein Verfahren zur Herstellung geDruckmittels in das Innere des Schlauchs der webeverstärkter Druckschläuche bekannt, bei dem Schlauchwerkstoff nach außen in die Gewebeverstär- der gewebeummantelte Schlauch von innen her mit kung eingedrückt und unter fortschreitendem Erwär- 50 einem Druckmittel und von außen her mit Tempemen vernetzt bzw. vulkanisiert wird. ratur so lange beaufschlagt wird, bis unter der

In der Praxis sind verschiedene Verfahren zur Druck- und Temperaturbelastung das Material der Herstellung solcher gewebeverstiirkter Druckschläu- Schlauchwand erweicht und die Fäden der Gewebeche bekannt. In einem Fall wird beispielsweise ein ummantelung in die Schlauchwand eingedrückt wervernetzter Kunststoffschlauch mit einem Haftvermitt- 55 den. In weiteren, darauffolgenden Verfahrensschritler umspritzt, wobei als Haftvermittler Lösungsmit- ten wird die Ausvulkanisation des Schlauchs zum getelkleber oder wärmeaktivierbare Kleber verwendet wünschten Endprodukt vorgenommen,
werden können. Dieser, aus dem vernetzten Innen- Die bekannten Verfahren haben den gemeinsamen

schlauch und dem umspritzten Haftvermittler beste- Nachteil, daß für eine Verankerung des Gewebes mit hende Mehrschichtenschlauch wird anschließend an 60 dem Innenschlauch zusätzliche Hilfsmittel bj;w. Verdie Haftvermittlerumspritzung mit der Gewebeum- fahrensschritte wie z. B. Aufbringen des Hafi:vermittmantelung versehen, z. B. urcklöppelt. Das Gewebe lers oder einer vulkanisierbaren zweiten Kautschukwird hierbei, beispielsweise unter zusätzlicher Erwär- komponente mit nachfolgendem weiteren Vulkanimung, durch die Haftvermittlerschicht adhäsiv mit sierungsprozeß oder Anpressen eines Bleimantels erdem Innenschlauch verbunden. Bei größerer Bean- 65 forderlich sind.

spruchung können sich diese beiden Schichten unter- Hier setzt die Erfindung ein, der die Auligabe zu

einander trennen und somit zur Gebrauchsminde- Grunde liegt, die geschilderten Nachteile zu vermeirung und möglicherweise anschließender Zerstörung den und eine Methode zur Herstellung gewebever-