DE3637901A1 - Schlauch - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Schläuche aus natürlichem oder synthe­ tischem Gummi mit einer seine Innenwand überdeckenden Auskleidung aus einer fluorhaltigen Kunststoffolie sowie auf Verfahren zum Herstellen solcher Schläuche.

Zum Fördern von aggressiven Flüssigkeiten wie Säuren, Laugen oder auch Mineralölprodukten und anderen Lösungsmitteln sind die hierfür verwendeten Schläuche mit einer chemisch beständigen Innenschicht aus­ zukleiden. Dies gilt unabhängig von dem spezifischen Schlauchaufbau mit der den verschiedenartigen Anforderungen hinsichtlich Druck- und Saugfestigkeit, Biegewilligkeit und anderen Kenngrößen angepaßten Werkstoffauswahl sowie Art und Anordnung der Verstärkungseinlagen in gleichem Maße für Schläuche in ortsfesten und fahrbaren Betankungs­ anlagen, d. h. für sogenannte Betankungs- oder auch Bunkerschläuche, wie ebenfalls für die in Betrieben der chemischen, pharmazeutischen und der Nahrungs- und Genußmittelindustrie u. dgl. eingesetzten Schläuche. Als in breitem Rahmen gegen alle gebräuchlichen Durchfluß­ medien unempfindlicher Universalwerkstoff für die Auskleidung solcher Schläuche haben sich mit Abstand vor anderen fluorhaltige Kunststoffe wie beispielsweise Polytetra-Fluoräthylen und andere Fluorthermoplaste bewährt.

Der hervorragenden Beständigkeit von Fluorpolymeren stehen als Nach­ teile aber ihre schwierige Verarbeitung und insbesondere ihre geringe Haftfähigkeit an anderen Stoffen gegenüber. Speziell für den Einsatz als Schlauchauskleidungen sind außerdem die Forderungen nach einer glattzylindrischen Schlauchinnenmantelfläche sowie leichter Handhabung mit möglichst wenig beeinträchtigter Biegewilligkeit der Schläuche im Gebrauch zu berücksichtigen. Mit Rücksicht auf die hohe Härte der Fluorkunststoffe und auch aus Preisgründen empfiehlt es sich in aller Regel, die Auskleidung aus einer vergleichsweise nur sehr dünnen Folie herzustellen. In jedem Falle besteht aber die Gefahr, daß die Kunststoffauskleidung im Bereiche starker Schlauchkrümmungen örtlich einerseits überdehnt und andererseits stark gestaucht wird, so daß die bisher erzielbare Haftung in diesen Bereichen nicht ausreichte, um die Bildung von Falten und Ablösungen oder auch ein Einreißen der Folie zu verhindern.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Schlauch der vorstehend beschriebenen Art zu schaffen, bei dem der Zusammenhalt der Fluorkunststoffolien-Auskleidung mit dem Gummi der Schlauchwan­ dung ohne Zugeständnisse an seine allgemeine Gebrauchstüchtigkeit und insbesondere an seine Biegsamkeit unter allen vorkommenden Beanspru­ chungen sicher gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von Schläuchen der eingangs genannten Art, dadurch gelöst, daß ein textiles Flächengebilde derart zwischen der Fluorkunststoffolien-Auskleidung und der innersten Gummischicht der Schlauchwandung eingebettet ist, daß seine Fäden bzw. Fasern einerseits von dem Kunststoff der Folie und andererseits von dem Gummi der Schlauchwand räumlich hinter- bzw. umfaßt sind. Der den Fluorkunststoff-Auskleidungen eigene Mangel an stoffschlüssiger Haf­ tung wird durch diese erfindungsgemäße Maßnahme verblüffend einfach und vergleichsweise kostengünstig durch die formschlüssige Veranke­ rung an dem eingebetteten textilen Flächengebilde kompensiert mit der Wirkung, daß der erfindungsgemäße Schlauch allen an ihn gestellten Anforderungen gerecht wird und die Bindung der Fluorkunststoffolie an der Schlauchinnenwand so dauerhaft fest ist, daß sie allen im prakti­ schen Einsatz auftretenden - insbesondere auch mechanischen - Bean­ spruchungen sicher standhält.

Das erfindungsgemäß eingebettete textile Flächengebilde dient aus­ schließlich als Bindungsvermittler zwischen der naturgemäß nur schlecht zum Haften zu bringenden Fluorkunststoff-Auskleidung und dem Gummiinnenmantel der Schlauchwand. Konstruktion und Aufbau der übri­ gen Bestandteile der Schlauchwandung sind davon nicht betroffen und können für den jeweils vorliegenden Bedarfsfall in zweckmäßig abge­ stimmter Auswahl und Anordnung optimiert werden.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das einge­ bettete textile Flächengebilde ein Gewirke, dessen Maschen einer­ seits von dem Fluorkunststoff der Auskleidungsfolie und andererseits von dem Gummi der Schlauchinnenwand räumlich hinterfaßt und minde­ stens teilweise ausgefüllt sind. Dabei hat sich ein ein- oder mehr­ fadensystemiges Kettenflachgewirke besonders gut bewährt, und als Fadenmaterial für die Gewirke werden insbesondere Chemiefaser-Fila­ mentgarne, vorzugsweise Polyester-Filamentgarne, verwendet.

Eine sowohl im Hinblick auf die fertigungstechnischen Möglichkeiten als auch bezüglich der erzielbaren Gebrauchseigenschaften bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schlauches enthält als haftungs­ vermittelndes textiles Flächengebilde ein Geflecht, dessen innenlie­ gende Fadenabschnitte mindestens teilweise von dem Fluorkunststoff der Auskleidungsfolie und dessen außenliegende Fadenabschnitte minde­ stens teilweise von dem Gummi der Schlauchinnenwand hinter- bzw. um­ faßt sind. Da dies Geflecht nicht, wie die üblichen Armierungsgeflech­ te in Druckschläuchen, eine den Schlauchinnendruck aufnehmende Funk­ tion zu erfüllen braucht und auch nicht erfüllen soll, kann es so ausgelegt werden, daß es die Biegsamkeit des Schlauches minimal beein­ trächtigt. Es ist daher vorzugsweise als sogenanntes stumpfwinkeliges Geflecht ausgeführt, also als ein Geflecht, bei dem die sogenannten Fadenwinkel mehr als 55° betragen.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen haftungsvermittelnden texti­ len Flächengebilde beruht sowohl bei den Gewirken als auch bei den Geflechten darauf, daß infolge der im Verlaufe der Schlauchherstel­ lung erfolgten Wärmeeinleitung einerseits erweichte Fluorkunststoff­ masse und andererseits erweichter Gummi um die Fäden des textilen Flächengebildes herumgeflossen ist, so daß die Fäden des eingebette­ ten textilen Flächengebildes in den Abschnitten, in denen sie an dessen dem Schlauchinnern zugewandter Seite verlaufen, von Fluor­ kunststoff und in den Abschnitten, in denen sie an dessen Außenseite verlaufen, von Gummi mindestens teilweise hinter- bzw. umfaßt sind.

Dabei ist es wichtig darauf zu achten, daß ein Durchschlagen der Fluorkunststoffmasse von der einen und der Gummimasse von der anderen Seite durch das textile Flächengebilde hindurch vermieden wird.

Außerdem ist es vorteilhaft, wenn das textile Flächengebilde in sei­ nem Innern - also etwa im Bereich seiner Mittelebene - von eindrin­ gendem Fluorkunststoff und Gummi ganz freibleibt; denn hierdurch blei­ ben die Fäden und Fasern in diesem Bereich zueinander frei beweglich und insbesondere verschiebbar, und eine die Biegsamkeit des Schlau­ ches beeinträchtigende Versteifung der Schlauchwand wird praktisch vollständig vermieden.

Die erfindungsgemäß erzielte beidseitige formschlüssige Verankerung, die sich auf der Gummiseite der dort im allgemeinen ohnehin vorhande­ nen stoffschlüssigen Bindung überlagert, kann erfindungsgemäß dadurch noch weiter verbessert werden, daß das textile Flächengebilde aus offenen Zwirnen hergestellt ist, in deren Faserzwischenräumen der Fluorkunststoff bzw. der Gummi zusätzlichen Halt findet. Ferner kann der mechanische Verankerungseffekt dadurch gesteigert werden, daß die Fasern des textilen Flächengebildes eine nicht glatte, strukturierte Mantelfläche aufweisen.

Ein besonders wirksamer Beitrag zur Verankerung einerseits des Fluor­ kunststoffes und andererseits des Gummis an dem textilen Flächengebil­ de kann dadurch erzielt werden, daß dessen zwirnförmige Fäden eine Vielzahl abstehender freier Faserenden aufweisen, die dann - ver­ gleichbar mit den Wurzeln eines Baumes - in die Fluorkunststoff- bzw. Gummimasse eingebettet sind und so den zugehörigen Fadenabschnitten einen sicheren Halt geben. Diese wurzelartige Verankerung wirkt auch dort, wo der Fluorkunststoff bzw. Gummi die Fäden nicht insgesamt hin­ terfaßt oder umfaßt, sondern nur gerade bis an die Fäden heranreicht und dabei lediglich die abstehenden Faserenden umfaßt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht das eingebettete textile Flächengebilde zu einem wesentlichen Teil aus Fäden, die in an sich bekannter Weise gummi­ freundlich imprägniert sind, und zu einem anderen wesentlichen Teil aus Fäden, die mit einer Lösung oder Schmelze des Fluorkunststoffs imprägniert oder überzogen sind. Beispielsweise beträgt das Verhältnis der derart unterschiedlich vorbehandelten Fäden in dem textilen Flächengebilde etwa 50 : 50. Hierdurch kann erreicht werden, daß auch an der dem Fluorkunststoff zugewandten Innenfläche des textilen Flä­ chengebildes sowie an der dem Gummi zugewandten Außenfläche entspre­ chende Fadenanteile vorliegen, die dann entsprechend anteilig einer­ seits am Fluorkunststoff und andererseits am Gummi haften. In den Fällen, in denen die Bindung des Gummis an den Fäden bzw. Fasern des verwendeten textilen Flächengebildes unproblematisch ist, kann auch auf die gummifreundliche Imprägnierung des betreffenden Faden- bzw. Faseranteils verzichtet werden. Der beschriebene Erfindungsgedanke um­ faßt auch die Möglichkeit, ein aus einem Mischgarn aufgebautes texti­ les Flächengebilde zu verwenden, wobei dieses Mischgarn entsprechend anteilig aus gummifreundlichen und mit einer Fluorkunststoffimprägnie­ rung ausgerüsteten Fasern besteht.

Zum Herstellen der Schläuche nach der vorliegenden Erfindung wird vor­ zugsweise wie folgt verfahren: Zunächst wird die Auskleidung in Form eines Fluorkunststoffolien-Streifens in einer oder mehreren einander überdeckenden Lage(n) wendelig auf einen Anfertigungsdorn gewickelt. Hierauf wird das textile Flächengebilde so aufgebracht, daß es den Auskleidungs-Wickel eng anliegend umschließt. Danach erfolgt der Auf­ bau der übrigen Schlauchwandung, und schließlich wird der vollständi­ ge Schlauch vulkanisiert, wobei gleichzeitig der Fluorkunststoff schmilzt und sich - ebenso wie andererseits der Gummi - fest an dem textilen Flächengebilde verankert.

Vorzugsweise erfolgt bereits zwischen dem vollständigen Aufbringen des textilen Flächengebildes und dem weiteren Aufbau der Schlauchwan­ dung eine Erhitzung auf die Schmelztemperatur des Fluorkunststoffes. Hierdurch kann unabhängig von der Vulkanisationstemperatur dafür ge­ sorgt werden, daß der Fluorkunststoff die Fäden bzw. Fasern des tex­ tilen Flächengebildes eng umfließt und räumlich hinterfaßt bzw. um­ faßt.

Bei der Herstellung der Ausführungsform mit gewirkeförmigem textilem Flächengebilde erfolgt dessen Aufbringung vorzugsweise, indem ein Ge­ wirkestreifen wendelig auf die zuvor aufgebrachte Fluorkunststoffschicht gewickelt wird, und zwar insbesondere so, daß die Längskanten der Ge­ wirkestreifen stumpf aneinanderstoßen und bei der Vulkanisation des fertigen Schlauches bzw. bereits bei der oben erwähnten besonderen Erhitzung miteinander verschweißen.

Die Zeichnung verdeutlicht die Erfindung anhand von schematisch darge­ stellten Ausführungsbeispielen. Es zeigt:

Fig. 1 einen Teillängsschnitt eines erfindungsgemäßen Schlauches in der Ausführungsform mit eingebettetem Haftungs-Gewirke,

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1, entsprechend dem umrandeten Feld II und

Fig. 3 einen Teillängsschnitt eines erfindungsgemäßen Schlauches in der Ausführungsform mit eingebettetem Haftungs-Geflecht.

Der in der Zeichnung dargestellte Schlauch 1 bzw. 2 ist universell zur Verwendung in der chemischen oder pharmazeutischen ebenso wie in der Nahrungs- und Genußmittel-Industrie oder auch als Betankungs­ schlauch verwendbar. Seine Lösungsmittel- und Chemikalienbeständig­ keit ist durch die aus einer Fluorkunststoffolie gebildete Ausklei­ dung 8 begründet. Im übrigen weist er, wie an sich bekannt, einen Innenschlauch 3 aus synthetischem Gummi, zwei Geflechtslagen 5 und 6, die beiderseits einer vollständig in Gummi eingebetteten Drahtwendel 4 angeordnet sind, sowie eine Außenmantelgummischicht 7 auf.

Um eine feste Bindung der Auskleidung 8 zum Gummi des Innenschlauches 3 zu schaffen, ist zwischen diesen beiden Schlauchschichten ein texti­ les Flächengebilde eingefügt, das in der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 die Form eines Gewirkes hat und in der Ausführungsform nach Fig. 3 als Geflecht 9′ ausgebildet ist und an dem einerseits die Fluorkunststoff-Auskleidung 8 und andererseits der Gummi-Innenschlauch 3 fest mechanisch verankert ist.

Claims (20)

1. Schlauch aus natürlichem oder synthetischem Gummi mit einer seine Innenwand überdeckenden, fest mit dieser verbundenen Auskleidung aus einer fluorhaltigen Kunststoffolie, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen der Auskleidungsfolie (8) und der Schlauchinnenwand (3) ein aus textilen Fäden aufgebautes textiles Flächengebilde (9, 9′) derart eingebettet ist, daß seine Fäden oder zumindest ein Teil der Fasern, aus denen seine Fäden bestehen, einerseits von dem Kunststoff der Auskleidungsfolie (8) und ande­ rerseits von dem Gummi der Schlauchinnenwand (3) räumlich hinter­ faßt oder umfaßt sind.

2. Schlauch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eingebet­ tete textile Flächengebilde ein Gewirke (9) ist, dessen Maschen einerseits von dem Kunststoff der Auskleidungsfolie (8) und ande­ rerseits von dem Gummi der Schlauchinnenwand (3) räumlich hinter­ faßt und mindestens teilweise ausgefüllt sind.

3. Schlauch nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das eingebet­ tete textile Flächengebilde ein ein- oder mehrfadensystemiges Ket­ tenflachgewirke ist.

4. Schlauch nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewirke aus Chemiefaser-Filamentgarnen hergestellt ist.

5. Schlauch nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewirke aus Polyester-Filamentgarnen hergestellt ist.

6. Schlauch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eingebet­ tete textile Flächengebilde ein Geflecht (9′) ist, dessen innenlie­ gende Fadenabschnitte mindestens teilweise von dem Kunststoff der Auskleidungsfolie (8) und dessen außenliegende Fadenabschnitte min­ destens teilweise von dem Gummi der Schlauchinnenwand (3) hinter- oder umfaßt sind.

7. Schlauch nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das textile Flächengebilde ein stumpfwinkliges Geflecht ist.

8. Schlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das textile Flächengebilde aus offenen Zwirnen hergestellt ist.

9. Schlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das textile Flächengebilde aus Zwirnen hergestellt ist, deren Fasern eine nichtglatte, strukturierte Mantelfläche aufweisen.

10. Schlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das textile Flächengebilde aus Zwirnen hergestellt ist, die eine Vielzahl abstehender, freier Faserenden aufweisen.

11. Schlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeich­ net, daß das textile Flächengebilde zu einem wesentlichen Teil aus Fäden besteht, die eine gummifreundliche Oberfläche aufweisen, ins­ besondere in an sich bekannter Weise gummifreundlich imprägniert sind, und zu einem anderen wesentlichen Teil aus Fäden, die mit einer Lösung oder Schmelze des Fluorkunststoffs imprägniert oder überzogen sind, aus dem die Auskleidungsfolie besteht.

12. Schlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das textile Flächengebilde aus Mischgarnen aufgebaut ist, wobei diese Mischgarne zu einem wesentlichen Teil aus Fasern bestehen, die eine gummifreundliche Oberfläche aufweisen, insbeson­ dere gummifreundlich ausgerüstet sind, und zu einem anderen wesent­ lichen Teil aus Fasern, die eine Ausrüstung mit dem Fluorkunststoff aufweisen, aus dem die Auskleidungsfolie besteht.

13. Schlauch nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Mengenverhältnis der Fäden bzw. Fasern mit gummifreundlicher Ober­ fläche zu den Fäden bzw. Fasern mit Fluorkunststoff-Ausrüstung etwa 50 : 50 beträgt.

14. Schlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das textile Flächengebilde aus trockener Baumwolle besteht oder zu einem wesentlichen Anteil trockene Baumwolle enthält.

15. Schlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeich­ net, daß die Auskleidungsfolie aus einem Fluorkunststoff besteht, dessen Schmelzpunkt bei höchstens 170°C liegt.

16. Schlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeich­ net, daß die Fluorkunststoffolie eine Stärke von 0,1 bis 0,8 mm, vorzugsweise von 0,2 bis 0,6 mm aufweist.

17. Verfahren zum Herstellen eines Schlauches nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskleidung in Form eines Fluorkunststoffolien-Streifens in einer oder mehreren einan­ der überdeckenden Lage(n) wendelig auf einen Anfertigungsdorn ge­ wickelt, eng anliegend von dem textilen Flächengebilde umschlossen und darauf die übrige Schlauchwandung in an sich bekannter Weise aufgebaut und vulkanisiert wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das textile Flächengebilde in Form eines vorgefertigten Gewirkestrei­ fens wendelig eng auf die Fluorkunststoffolienschicht gewickelt wird.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewir­ kestreifen mit überdeckungsfrei stumpf aneinanderstoßenden Längs­ kanten gewickelt wird.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeich­ net, daß nach dem Aufbringen des textilen Flächengebildes und vor dem Aufbau der übrigen Schlauchwandung eine Erhitzung auf die Schmelztemperatur der Fluorkunststoffolie erfolgt.