DE2715493A1 - Verfahren zur herstellung eines bewehrten schlauches aus elastomerem material - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines bewehrten schlauches aus elastomerem material

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DE2715493A1
DE2715493A1 DE19772715493 DE2715493A DE2715493A1 DE 2715493 A1 DE2715493 A1 DE 2715493A1 DE 19772715493 DE19772715493 DE 19772715493 DE 2715493 A DE2715493 A DE 2715493A DE 2715493 A1 DE2715493 A1 DE 2715493A1
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Wayne Scott Busdiecker
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schlauchs, in dem ein Dorn mit einem Innenschlauch aus vulkanisierbarem elastomerem Material, der Innenschlauch mit mindestens einer Bewehrungslage und diese mit einem Außenschlauch aus vulkanisierbarem Material umgeben wird und die elastomeren Materialien durch Wärmezufuhr gehärtet werden.
Es ist bekannt, daß Schläuche aus bewehrtem elastomerem Material hergestellt werden können, indem zur Bildung eines Innenschlauchs elastomeres Material um einen Dorn herum extrudiert, dann der unvulkanisierte Innenschlauch mit einer fadenförmigen Bewehrung umgeben, ein Außenschlauch aus elastomerem Material um die Bewehrung herum extrudiert, der Außenschlauch mit einem Bleimaterial umgossen, zum Härten oder Vulkanisieren des Innenschlauchs und Außenschlauchs Wärme zugeführt und schließlich der Bleimantel entfernt wird. Das Herstellen und Entfernen des Bleimantels ist aber mühsam und aufwendig und erfordert die Verwendung von besonderen Bleipressen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines verbesserten Verfahrens, in dem das mühsame Manipulieren von Blei und die damit verbundenen Schwierigkeiten vermieden werden.
Diese Aufgabe wird in dem eingangs beschriebenen Verfahren dadurch gelöst, daß vor dem Härten der elastomeren Materialien der Außenschlauch mit einem rohrförmigen Kunststoffmantel umgeben wird, in dem Mantel vor oder nach dem Härtevorgang spannungskonzentrierende Bereiche ausgebildet werden, der Mantel so beansprucht wird, daß er in den spannungskonzentrierenden Bereichen bricht, und der gebrochene Mantel entfernt wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an Hand der beigefügten Zeichnung beschrieben. In dieser zeigt
Fig. 1 schaubildlich einen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Schlauch,
Fig. 2 eine schematische Darstellung von Schritten des Schlauchherstellungsverfahrens,
Fig. 3 in einer Stirnansicht eine Düse zum Extrudieren des Mantels für den Schlauch, wobei im Querschnitt der Schlauch, der Dorn und der Mantel dargestellt sind, und
Fig. 4 in Querschnitt die Düse zum Extrudieren des Mantelmaterials zur Darstellung des Extrudierens des Mantels um den Schlauch herum.
Der in Fig. 1 gezeigte Schlauch besitzt einen Innenschlauch 10 und einen Außenschlauch 12 aus elastomerem Material. Beispielsweise kann man den Innenschlauch 10 aus Nitrilbutadien-Synthesekautschuk und den Außenschlauch aus Neopren herstellen. Aus der Figur 1 geht ferner hervor, daß zwischen dem Innenschlauch 10 und dem Außenschlauch 12 eine fadenförmige Bewehrung 11 vorgesehen sein kann. Es ist eine geflochtene Bewehrungslage 11 dargestellt, doch kann man auch mehr als eine Bewehrungslage vorsehen und anstelle einer Umflechtung eine wendelförmig gewickelte Bewehrung verwenden. Die Bewehrung 11 kann aus Fasermaterial, wie Nylon, Dacron, Reyon, Baumwolle oder dergleichen oder aus Metalldraht bestehen.
Fig. 2 erläutert ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung des Schlauchs gemäß Fig. 1, wobei das nachstehend beschriebene Verfahren jedoch abgeändert werden kann. Gemäß Fig. 2 wird von einer Haspel 14 ein Dorn 13 abgezogen, der aus relativ starrem Material besteht, d.h. aus einem Material, das relativ hart, aber gut biegsam ist. Beispielsweise aus Metalldraht, verstärktem Gummi oder einem Strang aus einem geeigneten Kunststoff, wie Nylon oder Polypropylen. Der Dorn 13 wird in einen Querkopf-Extruder 15 eingeführt, in dem ein Innenschlauch 10 aus unvulkanisiertem elastomerem Material um den Dorn 13 herum extrudiert wird. Der Innenschlauch 10 und der Dorn 13 werden dann gemeinsam durch eine Vorrichtung 17 geführt, die dazu dient, den Innenschlauch 10 mit der Bewehrung 11 zu umgeben, beispielsweise zu umflechten. Der noch unfertige Schlauch wird dann einem weiteren Querkopf-Extruder 19 zugeführt, der um die Bewehrung 11 herum einen Außenmantel 12 aus ungehärtetem oder unvulkanisiertem Material extrudiert. Wenn der von der Bewehrung umgebene Innenschlauch 10 durch den Extruder 19 tritt, wird elastomeres Material, vorzugsweise dasselbe wie das des Innenschlauchs 10, unter Druck durch die Düse des Extruders gepreßt, so daß ein Außenschlauch 12 gebildet wird, der mit der Bewehrung 11 in dichter Druckberührung steht. Durch die Maschenöffnungen der Bewehrung hindurch gelangt der Außenmantel 12 auch in dichte
Druckberührung mit dem Innenschlauch 10. Die Erzielung dieser dichten Druckberührung kann dadurch unterstützt werden, daß an die Düse des Extruders 19 in an sich bekannter Weise ein Vakuum angelegt wird.
Der unfertige Schlauch wird dann durch einen Behälter 25 geführt, der eine Kühlflüssigkeit, beispielsweise eine
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Seifenlösung, sowie ein Tensid oder ein Gleitmittel, beispielsweise Talkum bzw. eine Teflonemulsion, enthält. Das Gleitmittel bildet auf dem Außenschlauch 12 einen Überzug 26. Der unfertige Schlauch tritt dann durch eine Heizeinrichtung oder eine andere Einrichtung 28, die zum Entfernen von überschüssigem Kühlmittel dient und danach durch einen weiteren Extruder 30, der den Schlauch mit einem rohrförmigen Mantel 33 aus Kunststoff umgibt. Ein für diesen Mantel 33 geeigneter Kunststoff ist das von der Union Carbide Corporation unter der Bezeichnung P1700 erhältliche Polysulfon.
Gemäß den Figuren 3 und 4 besitzt der Extruder 30 eine Öffnung 31, in welcher der Mantel 33 aus Kunststoff auf den Schlauch aufgetragen wird und an die mindestens zwei einwärts vorspringende, spitz zulaufende Rippen 34 angrenzen, die in der Außenwandung des Mantels 33 mindestens zwei in der Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordnete, scharfkantige, V-förmige axiale Nuten 35 ausbilden, die sich ununterbrochen längs des Mantels 33 erstrecken. Diese Nuten grenzen an spannungskonzentrierende Bereiche an, deren Zweck nachstehend angegeben wird. Das Polysulfon für den Mantel 33 wird bei einer Temperatur von etwa 344°C extrudiert und ist bei dieser Temperatur ziemlich weich. Der Mantel hat eine radiale Wandstärke von mindestens 1,524 mm, und die Tiefe der an die spannungskonzentrierenden Bereiche angrenzende Vertiefungen beträgt mindestens 0,254 mm.
Von dem Extruder 30 wandert der ummantelte Schlauch durch einen Behälter 37, der ein Kühlmittel enthält, das dazu dient, die Temperatur des extrudierten Polysulfonmantels unter seine Kristallisationstemperatur zu senken, die bei etwa 205°C liegt. Als Kühlmittel kann man Wasser oder eine andere Flüssigkeit oder sogar Dampf bei einer Temperatur von etwa 149°C verwenden. Durch dieses Kühlen wird der Polysulfonmantel 33 so hart, daß er manipuliert werden kann und beim Durchtritt durch eine Härte- oder Vulkanisierkammer 40 nicht verformt wird. Die Kammer 40 enthält Dampf oder ein anderes Wärmeübertragungsmedium, das sich auf einer Temperatur von etwa 205°C befindet und zum Härten des elastomeren Innenschlauches 10 und Außenschlauches 12 dient. Bei dieser Temperatur behält der Mantel 33 eine so hohe Zug- und Berstfestigkeit, daß die Schlauchmaterialien während des Härtevorgangs zwischen dem Mantel 33 und dem Dorn 13 festgehalten werden.
Als Material für den Mantel 33 ist Polysulfon besonders gut geeignet, weil es eine Zugfestigkeit von mindestens 703 kp/cmhoch2 bei Umgebungstemperatur und von etwa 422 kp/cmhoch2 bei 149°C besitzt. Es besitzt ferner einen Elastizitätsmodul von weniger als 14060 kp/cmhoch2 bei 205°C und von etwa 26714 kp/cmhoch2 bei Umgebungstemperatur, eine Formbeständigkeit in der Wärme bis über 163°C und eine Einfriertemperatur von mehr als 177°C. Der Elastizitätsmodul des Mantelwerkstoffes ist bei 149°C um mindestens etwa 75% höher als bei Umgebungstemperatur und liegt gewöhnlich unter 28120 kp/cmhoch2.
Der mit dem Mantel 33 versehene Schlauch tritt dann durch einen Kühlbehälter 42, der Wasser oder eine andere Abschreckflüssigkeit von etwa 16°C enthält und in dem der ummantelte Schlauch schnell auf eine Temperatur von 149°C abgekühlt wird. Der ummantelte Schlauch wird dann durch eine Vorrichtung 44 geführt, in der mit Hilfe von Rollen
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oder anderer geeigneten Mitteln der Mantel 33 dadurch beansprucht wird, daß auf ihn eine zu der Ebene der vorerwähnten spannungskonzentrierenden Bereiche (Nuten 35) rechtwinklige Druckkraft ausgeübt wird, unter deren Einwirkung der Mantel 33 längs der spannungskonzentrierenden Bereiche 33 bricht und in Stücke zerfällt, die sich von dem Schlauch 10 bis 12 lösen. Dann wird der Schlauch 10 bis 12 auf einer Haspel 46 aufgewickelt. Später wird der Schlauch von der Haspel wieder abgezogen und der Dorn 13 auf bekannte Weise aus dem Innenschlauch 10 entfernt, beispielsweise mit Hilfe von Druckluft. Da Polysulfon thermoplastisch ist, kann der mittels der Vorrichtung 44 von dem Schlauch entfernte Mantel 33 in dem Extruder 30 wiederverwendet werden. Man kann für den Mantel aber auch ein duroplastisches Material verwenden.
Polysulfon hat eine Schlagbiegezähigkeit (in einem ungekerbten Probestab) von mehr als 327 kpm/mm und eine Kerbschlagbiegezähigkeit von weniger als 8,2 kpm/mm. Infolgedessen bricht der mittels der Vorrichtung 44 beanspruchte Mantel 33 aus Polysulfon in den spannungskonzentrierenden Bereichen 33 ohne weiteres.
Vorstehend wurden ein bevorzugtes Verfahren und bevorzugte Materialien für die Herstellung eines ummantelten Schlauches angegeben, doch sind gegenüber diesen Angaben Abänderungen im Rahmen des Erfindungsgedankens möglich. Beispielsweise kann man die Ausbildung der spannungskonzentrierenden Bereiche
35 an der Außenfläche des Mantels mittels eines geeigneten Nutenbildungs- oder Kratzwerkzeuges auch an einer anderen Stelle zwischen dem Extruder 30 und der Vorrichtung 44 vornehmen. Zur Kühlung bei 37 und 42 kann man anstelle eines Flüssigkeitsbades, durch welches der Schlauch hindurchgeführt wird, auch andere Mittel anwenden, beispielsweise Umgebungs- oder Gebläseluft. Anstatt wie in dem vorstehend beschriebenen Verfahren in den Behälter 25 ein Tensid aufzutragen, um ein Ankleben des Mantels 33 an dem Außenschlauch 12 zu verhindern, kann man zu diesem Zweck auch ein Gleitmittel direkt in das elastomere Material einarbeiten, aus dem der Außenschlauch 12 hergestellt wird.
Es versteht sich, daß der Schlauch derart mit dem Mantel 33 umspritzt wird, daß dieser auf den Außenschlauch 12 einen radial einwärtsgerichteten Druck ausübt, so daß der Innenschlauch 10 und Außenschlauch 12 beim Härten oder Vulkanisieren fließen und die Zwischenräume zwischen den Fäden der Bewehrung 11 ausfüllen und daher satt aneinanderliegen und fest miteinander verbunden werden und in der Wand des fertigen Schlauches keine Lufteinschlüsse oder Hohlräume vorhanden sind. Der Mantel 33 dient ferner zum vorübergehenden Schutz der Schlauchmaterialien, bis diese gehärtet werden können, und zum Aufrechterhalten des kreisförmigen Querschnitts und der einheitlichen Wandstärke des Schlauches, bis dieser gehärtet worden ist. Ferner kann der Mantel aus Kunststoff auf relativ einfache, kostensparende Weise entfernt werden.

Claims (23)

1. Verfahren zur Herstellung eines Schlauches, in dem ein Dorn mit einem Innenschlauch aus vulkanisierbarem elastomerem Material, der Innenschlauch mit mindestens einer Bewehrungslage und diese mit einem Außenschlauch aus vulkanisierbarem elastomerem Material umgeben wird und die elastomeren Materialien durch Wärmezufuhr gehärtet werden, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Härten der elastomeren Materialien der Außenschlauch (12) mit einem rohrförmigen Kunststoffmantel (33) umgeben wird, in dem Mantel (33) vor oder nach dem Härtevorgang spannungskonzentrierende Bereiche (35) ausgebildet werden, der Mantel (33) so beansprucht wird (bei 44), daß er in den spannungskonzentrierenden Bereichen (33) bricht, und der gebrochene Mantel entfernt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenschlauch (10) um einen Dorn (13) aus relativ starrem Material, der Außenschlauch (12) um die Bewehrung (11) und der Mantel (33) um den Außenschlauch (12) herum extrudiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (13) aus dem Innenschlauch (10) entfernt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Bewehrungslage (11) eine fadenförmige Bewehrung ist, die an dem Innenschlauch (10) fest anliegend aufgetragen wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Außenwandung des Außenschlauchs
(12) vor dem Auftragen des Mantels (33) ein Gleitmittel aufgetragen wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel aus einem thermoplastischen Kunststoff hergestellt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Polysulfon als Kunststoff verwendet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel aus einem duroplastischen Kunststoff hergestellt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der spannungskonzentrierenden Bereiche (35) Nuten ausgebildet werden, die sich in der Außenwandung des Mantels (33) allgemein axial erstrecken.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die spannungskonzentrierenden Bereiche (35) während des Auftragens des Mantelmaterials (33) auf den Außenschlauch (12) ausgebildet werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in der Außenwandung des Mantels (33) mindestens zwei spannungskonzentrierende Bereiche (35) ausgebildet werden, die sich längs des Mantels erstrecken.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (33) mit einer Wandstärke von mindestens 1,524 mm hat und zur Bildung der spannungskonzentrierenden Bereiche (35) mit Vertiefungen mit einer Tiefe von mindestens 0,254 mm ausgebildet wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffmantel (33) vor dem Härtevorgang gekühlt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (33) auf eine Temperatur unter der Kristallisationstemperatur des Mantelmaterials gekühlt wird.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Mantel-Material eine Schlagbiegefähigkeit (in einem ungekerbten
<NichtLesbar>
von mehr als 327 kpm/
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und eine kerbschlagbiege
<NichtLesbar>
von weniger als
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16. Verfahren nach einer der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Mantelmaterial bei 177°C eine Zugfestigkeit von mindestens 141 kp/cmhoch2 eine Zugfestigkeit von mindestens 141 kp/cmhoch2 hat.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Mantelmaterial bei Umgebungstemperatur eine Zugfestigkeit von mindestens 703 kp/cmhoch2 und einen Elastizitätsmodul von weniger als 28120 kp/cmhoch2 hat.
18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Mantelmaterial eine Formbeständigkeit in der Wärme bis über 163°C und eine Einfriertemperatur über 177°C hat.
19. Verfahren nach einer der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Extrudieren des Mantels (33) um den Außenschlauch (12) herum auf dessen Außenwandung ein Überzug aus einem Tensid aufgetragen wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Tensid aus einer Metallseifenlösung, Talkum oder Polytetrafluoräthylen besteht.
21. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Härtevorgang der Mantel (33) auf eine Temperatur unter etwa 149°C gekühlt wird.
22. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Extrudieren des Mantels (33) um den Außenschlauch (12) herum dieser gekühlt wird.
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Extrudieren des Mantels (33) um den Außenschlauch (12) herum dieser durch Beaufschlagen mit einer Kühlflüssigkeit gekühlt und diese im wesentlichen vollständig von dem Außenschlauch entfernt wird.
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FR (1) FR2347181A1 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3415028A1 (de) * 1984-04-19 1985-10-31 Veritas Gummiwerke AG, 6460 Gelnhausen Verfahren zur herstellung von vulkanisierten gummischlaeuchen
DE3801882A1 (de) * 1987-01-23 1988-08-04 Tokai Rubber Ind Ltd Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines faserverstaerkten gummischlauchs
EP0470824A1 (de) * 1990-08-09 1992-02-12 Mitsuba Manufacturing Co., Ltd. Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von mit Gummi überzogenem Leitungsdraht
DE10130770C2 (de) * 2001-06-26 2003-07-31 Parker Hannifin Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Niederdruck-Steckschlauches

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JPS52128978A (en) 1977-10-28
BR7702194A (pt) 1978-01-10
AU2383677A (en) 1978-10-05

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