DE3515003A1

DE3515003A1 - Armierter gummischlauch

Info

Publication number: DE3515003A1
Application number: DE19853515003
Authority: DE
Inventors: Takeshi Gifu Hashizume; Masatoshi Nagoya Aichi Sugimoto
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 1984-04-26
Filing date: 1985-04-25
Publication date: 1986-01-09
Also published as: JPH0331958B2; DE3515003C2; KR850007399A; KR870002012B1; JPS60227089A

Description

Armierter Gummischlauch
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen armierten Gummischlauch, genauer gesagt auf einen armierten Gummischlauch, der eine aus polyamidartigen Fasern gebildete Armierungsschicht und eine sich an die Armierungsschicht anschließende Gummischicht aufweist, die aus einem Äthylen-Propylen-Terpolymer (hiernach als EPDM bezeichnet) besteht. Dieser armierte Gummischlauch ist für ein Kühlwassersystem eines Automobils geeignet.
Normalerweise sind die Schläuche für die Kühlwassersysteme von Automobilen so ausgebildet, wie dies beispielsweise in Figur 1 dargestellt ist. Sie besitzen beispielsweise eine Armierungsschicht 3 (bei der es sich normalerweise um ein Geflecht handelt, das wahlweise durch spiralförmiges Material oder Wirkmaterial ersetzt ist), die zwischen einer inneren Schicht 1 und einer äußeren Schicht angeordnet ist, welche beide aus FPDM bestehen. Da das die Armierungsschicht bil:iende Fasermaterial wartungsfrei sein sollte (normalerweise über eine Zeitdauer von 10 Jahren oder 150.000 ;yelaufenen km), haben Fasern vom Polyamidtyp, die hitzebeständig sind, anstelle der herkömmlich eingesetzten Rayonfasern zunehmende Anwendung gefunden. Bedauerlicherweise weisen jedoch derartige Fasern vom Polyamidtyp die nachteilige Eigenschaft auf, daß sie dann, wenn sie mit dem EPDM-Kautschuk in Kontakt treten, eine beschleunigte Alterung erfahren und somit eine allähnliche Verschlechterung der Reißfestigkeit des Schlauches bewirken, so daß die vorstehend genannte Forderung der Wartungsfreiheit nicht erfüllt wird.
Als Lösung hierfür kann man die Maßnahme treffen, die Stabilität der Fasern vom Polyamid zu verbessern, um dadurch einerAlterung entgegenzuwirken. Derartige Fasern vom Polyamidtyp mit verbesserter Stabilität sind jedoch zu teuer, um für den Verkauf geeignet zu sein. Die Erfinder haben sorgfältige Untersuchungen nach einer EPDAt-Zusammensetzung, mit der die vorstehend genannten Nachteile vermieden werden können, durcheführt. Sie haben festgestellt, daß durch Einbau eines speziellen Metalloxides, beispielsweise CaO oder MgO, in die EPDM-Zusammensetzung die Stabilität dieser Zusammensetzung verbessert werden kann.
Es wird dabei angenommen, daß die Chemikalien, die für das beschleunigte Altern der Polyamid-Fasern verantwortlich sind, mit dem CaO oder MgO reagieren, wodurch deren Einwirkung auf das Altern unterdrückt wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen armierten Gummischlauch, der eine Armierungsschicht aus Fasern vom Polyamidtyp und eine sich an die Armierungsschicht anschließende und aus EPBI bestehende Kautschuk- bzw.
Gummischicht umfaßt. Die für den armierten Gummischlauch verwendete EPDM-Zusammensetzung enthält CaO oder MgO in einer Konzentration, die ausreicht, um die auf liarze vom Polyamidtyp ausgeübte Alterungsbeschleunigung in einem erforderlichen Ausmaß zu unterdrücken und zu verhindern, daß die permanente Druckbeanspruchung von vulkanisiertem Kautschuk ein vorgegebenes Niveau übersteigt.
Aufgrund dieser Ausbildung ist die Erfindung in der Lage, die durch das EPDM verursachte Alterungsbeschleunigung der Fasern vom Polyamidtyp sofort zu unterdrücken, so daß der Schlauch, wenn er in einem Kühlwassersystem eingesetzt wird, die An forderungen in bezug auf Wartungsfreiheit vollständig erfüllt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigen: Figur 1 eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht eines typischen armierten Gummischlauches; Figur 2 ein Schaubild, das die Daten eines Schlauchalterun ystests zeigt, der bei erfindungsgemäß ausgebildeten Ausführungsbeispielen und Vergleichsbeispielen durchgeführt wurde; und Figur 3 einen Schnitt durch ein Modell zur Darstellung eines Verfahrens für einen G srnalterungstest.
Der armierte Gummischlauch, auf den die Erfindung anwendbar ist, ist nicht auf das in Figur 1 dargestellte Beispiel beschränkt. Für die Erfindung ist jede Konstruktion möglich, bei der die an die Armierungsschicht stoßende Kautschukschicht aus einem EPI)M-Material besteht. Eine Ausführungsform, bei der nur entweder die innere oder die äußere Schicht 1,2 aus EPDM bestehen, sowie eine Ausführungsform, die gerade eine Kautschukschicht oder drei oder mehr Kautschukschichten enthält, sind Beispiele für Ausführungsformen, auf die sich die nachfolgende Beschreibung ebenfalls bezieht.
Die Ilarze vom Polyamidtyp bestehen normalerweise aus Nylon-6, Nylon-6,6 oder einem aromatischem Polyamid.
In erfindungsgemäßer Weise enthält das EPDM-Material CaO oder MgO in einer erforderlichen Menge zusätzlich zu üblichen Zusätzen, wie Ruß, Weichmacheröl, Stearinsäure, Schwefel und einem Vulkanisationsbeschleuniger. Mit dem Ausdruck "erforderliche Menge" ist eine Menge gemeint, die ausreicht, umdie Auswirkung des EPDM auf die Beschleunigung einer Qualitätsverschlechterung der Polyamidfasern bis auf ein erforderliches Maß zu reduzieren, die jedoch nicht ausreicht, um die permanente Druckbeanspruchung des vulkanisierten Kautschuks (in der inneren und äußeren Schicht 1, 2) über ein vorgegebenes Niveau hinaus zu erhöhen.
Um die vorstehend erwähnte Forderung einer Wartungsfreiheit zu erfüllen, muß die Menge an CaO in einen Bereich von 5 bis 35 PHR (vorzugsweise 10 bis 25 PHR) und die an MgO in einem Bereich von 10 bis 40 PHR (vorzugsweise 20 bis 35 PlIR) fallen, wie dies aus den nachfolgend aufgeführten Beispielen und Vergleichsversuchen hervorgeht.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese nachfolgend in Verbindung mit Ausführungsbeispielen und Vergleichsbeispielen beschrieben.
Das bei allen Ausführungsbeispielen und Vergleichsbeispielen eingesetzte EPDM-Material besaß die in der nachfolgenden Tabelle aufgeführte Basisformulierung, wobei die Menge an CaO oder MgO variiert wurde, wie in Tabelle 1 gezeigt.
Basisformulierung des EPDM-Materials (in PHR) Polymer (tertiäre Komponente Athyliden Norbornen) Ruß 140 We ichmacherö 1 (vom Paraffintyp) 80 Stearinsäure 1 Zinkweiß 5 Schwefel 1 Vulkanisationsbeschleuniger 3 CaO oder MgO variiert.
Ein vorstehend beschriebenes, variierendes EPDM-Materiai wurde extrudiert, um einen in Figur 1 gezeigten Kühlwasserschlauch herzustellen (mit einem Innendurchmesser von 16 mm und einer Wanddicke von 4,0 mm und eingebetteter Nylonfaser mit einem Abstand von 50 mm). Dieser Schlauch wurde 30 Minuten lang bei 1500 C dampfvulkanisiert. Es wurde eine Probe erhalten, die auf eine Qualitätsverschlechterung hin getestet wurde. Die in den Schlauch eingearbeitete Nylonfaser bestand aus zwei Nylon-6,6-Garnen einer Dicke von 8401), die eine Anfangsfestigkeit von 14 kgf/Garn besaßen. Dieses Garn wurde mit einem aufgebrachten Kleber (vom Resorcinol-Formaldehyd-Typ) verwendet.
Die Untersuchung des Schlauches auf eine Qualitätsverschlechterung wurde bei atmosphärischer Temperatur von 1200 C über eine Gesamtzeitdauer von 3.000 Stunden durchgeführt, indem man Kühlwasser (das 50 Gewichtsprozent eines Kühlmittels mit langer Lebensdauer enthielt) durch den im Test befindlichen Schlauch laufen ließ. In Intervallen von 500 Stunden wurde der Schlauch in bezug auf seine Reißfestigkeit geprüft. Ergebnisse sind in Tabelle 1 und Figur 2 dargestellt.
Getrennt davon wurde die zum Einsatz im Schlauch bestimmte Armierungsfaser auf eine Qualitätsverschlechterung hin überprüft. Wie in Figur 2 gezeigt, wurde dieser Test durchgeführt, indem die gleiche Nylonfaser 5 wie vorstehend beschrieben zwischen zwei vulkanisierte Kautschuklagen 6, 6 mit 2 mm t, die aus verschiedenen EPDM-Materialien hergestellt waren (dampfvulkanisiert bei 1500 C über 30 Minuten) geklemmt wurde, und die Lagen danach in einen behälter 7 eingebracht wurden, der im wesentlichen mit dem gleichen Kühlwasser wie vorstehend beschrieben gefüllt war. Der Behälter wurde umgedreht, wobei dessen Oeffnung dicht verschlossen war, und die Faser wurde 168 Stunden lang bei 1500 C in dieser Lage gehalten.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt.
Die Untersuchung in bezug auf die permanente Druckbelastung wurde durchgeführt, indem von dem JIS K-6301-Verfahren Gebrauch gemacht wurde (über 22 Stunden bei 1200 C).
Damit der Kühlwasserschlauch die Forderung nach einer Wartungsfreiheit erfüllen kann, muß er derartige physikalische Eigenschaften aufweisen, daß bei der Untersuchung auf Qualitätsverschlechterung die Reißfestigkeit nach einer Standzeit von 300 Stunden einen Wert von 5,25 kg/cm2 überschreiten sollte. Bei der Untersuchung der Qualitätsverschlechterung des Garnes sollte die Garnfestigkeit 7,65 kgf/Carn überschreiten, und die Belastung sollte nicht mehr als etwa 65 eO betragen. Auf der Basis dieser Kriterien beträgt die richtige Menge an CaO 5 bis 35 PI1R und die an MgO 10 bis 40 PHR, wie vorstehend erläutert.
Erfindungsgemäß wird somit ein armierter Gummischlauch vorgeschlagen, der eine aus Polyamidfasern bestehende Armierungsschicht und eine an die Armierungsschicht stoßende Kautschukschicht aus einem EPDM-Material besitzt. Dieses EPDM-Material enthält CaO oder MgO in einer Menge, die ausreicht, um die Auswirkung des EPDM-Materials auf eine Alterungsbeschleunigung der Polyamidfasern bis auf ein erforderliches Ausmaß zu reduzieren, die jedoch nicht ausreicht, um die permanente Dnickbeanspruchung des vulkanisierten Kautschuks über ein vorgegebenes Niveau hinaus zu erhöhen. Wenn ein derartiger Schlauch als Kühlwasserschlauch eingesetzt wird, erfüllt er die Forderung nach Wartungsfreiheit vollständig.
Tabelle 1 Test Probe Nr. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 V. Bei- Bei- Bei- Bei- Bei- V.Bei- Bei- Bei- Bei- Beispiel* spiel spiel spiel spiel spiel* spiel spiel spiel spiel Metalloxid - CaO CaO CaO CaO CaO MgO MgO MgO MgO eingesetzte Menge - 5 10 20 30 40 10 20 30 40 (PHR) Qualitätsverschlechterung des Garnes (Nylonfestigkeit in kg/Garn) 6,8 8,3 10,1 12,1 12,4 12,7 7,8 8,5 9,3 9,6 Permanente Druckbeanspruchung (%) 51 54 55 57 61 68 53 56 59 65 Reißfestigkeit 0 h 34 35 35 35 35 33 des Schlauches 500 h 26 33 35 34 35 34 nach Qualitäts- 1000 h 16 25 31 33 33 33 verschlechterung 1500 h 12 20 27 29 30 30 (in kg/cm²) bei 2000 h - 16 19 25 27 26 atmosphärischer 3000 h - 11 16 20 23 24 Temperatur von 120° C V.Beispiel = Vergleichsbeispiel

Claims

Patentansprüche 1. Armierter Gummischlauch mit einer Armierungsschicht und einer Kautschukschicht, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß (a) die Armierungsschicht (3) aus Fasern vom Polyamidtyp und die an die Armierungsschicht (3) stoßende Kautschukschicht (1, 2) aus einem Athylen-Propylen-Terpolymer (EPDM) besteht und daß (b) das EPDM-Material CaO oder MgO in einer Menge enthält, die ausreicht, um die Auswirkung des EPDM-Materials in bezug auf eine Beschleunigung der Qualitätsverschlechterung der Polyamidfasern auf ein erforderliches Maß abzusenken, die jedoch nicht ausreicht, um die permanente Druckbeanspruchung des vulkanisierten Kautschuks über ein vorgegebenes Niveau hinaus zu erhöhen.
2. Gummischlauch nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß das EPDM-Material CaO in einer Menge enthält, die in den Bereich von 5 bis 35 PIIR fällt, oder MgO in einer Menge, die in den Bereich von 10 bis 40 PHR fällt.
3. Gummischlauch nach Anspruch 2, d a d u r c h g c -k e n n z e i c h n e t, daß die Menge an CaO in den Bereich von 10 bis 25 PHR oder die Menge an MgO in den Bereich von 20 bis 35 PHR fällt.
4. Gummischlauch nach Anspruch 2, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, daß er als Kühlwasserschlauch dient.