DE3911608C2 - - Google Patents

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Description

Die Erfindung betrifft eine druckbelastbare Schlauchkonstruktion aus natürlichem oder synthetischem Gummi, aus einem Stück und mit eingebrachten Verstärkungsfasern, die unterschiedliche Längen aufweisen und die in Schlauchlängs- und in Schlauchumfangsrichtung ausgerichtet sind, sowie ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Schlauchkonstruktion.The invention relates to a pressure-resistant hose construction made of natural or synthetic rubber, from one piece and with inserted reinforcing fibers that have different lengths have and in the hose longitudinal and in the hose circumferential direction are aligned, and a method for producing such Hose construction.

Unter Schlauchkonstruktionen werden in den Ansprüchen und im beschreibenden Text nicht allein auf weiche bzw. biegsame Wandungen beschränkte schlauchförmige Formkörper, sondern auch Rohre mit mehr oder weniger steifen Wänden sowie schlauch- oder rohrförmige Krümmer und andere Formkörper verstanden.Under hose constructions are in the claims and in descriptive text not only on soft or pliable Restricted tubular moldings, but also walls Pipes with more or less rigid walls as well as hose or understood tubular elbows and other shaped bodies.

Durch die DE 36 36 960 A1 ist ein Gummischlauch bekannt geworden, der aus einer Schicht aufgebaut und durch eingelagerte Verstärkungsfasern verstärkt und verfestigt ist. Durch sie soll die Aufgabe gelöst werden, die bei der Extrusion normalerweise zu beobachtende quasi zwangsläufig erfolgende Orientierung der Verstärkungsfasern in Extrusionsrichtung, d. h. quer zu der Hauptbeanspruchungsrichtung druckbelasteter Schläuche , wenigstens teilweise zu verhindern und zumindest auch einen Teil des Faseranteils in Umfangsrichtung zu orientieren. Als Lösung wird der aus dem Spritzwerkzeug austretende noch weichplastische hohle Formling durch Vakuum oder Überdruck auf kurze Entfernung stark geweitet, wodurch die angestrebte Richtungsverteilung der Verstärkungsfasern erreicht werden soll.A rubber hose has become known from DE 36 36 960 A1, which is made up of one layer and stored by Reinforcing fibers is reinforced and solidified. Through it should the task to be solved, which normally occurs during extrusion observing orientation of the Reinforcing fibers in the extrusion direction, i.e. H. across to the Main direction of stress of hoses under pressure, at least to partially prevent and at least part of the Orient the fiber portion in the circumferential direction. As a solution  the still soft plastic hollow emerging from the injection mold The molding is strong over a short distance due to vacuum or overpressure expanded, whereby the desired directional distribution of the Reinforcing fibers should be achieved.

Zwar soll nach der DE 36 36 960 A1 eine Variationsmöglichkeit in der Orientierung der Verstärkungsfasern dadurch gegeben sein, daß die Aufweitung unterschiedlich intensiv und auf einem unterschiedlich langen Teilstück erfolgt; die Möglichkeit, insbesondere Schläuche kleineren Durchmessers herzustellen, wie sie beispielsweise in der Kraftfahrzeugindustrie verwendet werden, ist durch den Zwang zur beträchtlichen Aufweitung des aus dem Spritzwerkzeug austretenden Formlings erheblich eingeschränkt. Außerdem ist bei nach dem Stand der Technik hergestellten Schläuchen ein sog. Drainage- oder Kanaleffekt zu beobachten, der durch Fasern verursacht wird, die die Wanddicke des Schlauches quer zu seinen Begrenzungsflächen durchdringen.According to DE 36 36 960 A1, a possible variation in the orientation of the reinforcing fibers can be given in that the expansion at different intensities and on one section of different lengths takes place; the possibility, in particular to manufacture hoses of smaller diameter, such as they are used, for example, in the automotive industry is characterized by the need to significantly expand the the molding die emerging considerably limited. In addition, according to the state of the art hoses produced a so-called. Drainage or channel effect observe that is caused by fibers affecting the wall thickness penetrate the hose transversely to its boundary surfaces.

Danach liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schlauchkonstruktion und ein Verfahren zu ihrer Herstellung zur Verfügung zu stellen, welche die Nachteile des Standes der Technik, insbesondere die des erwähnten Kanaleffektes, vermeidet; außerdem soll die Möglichkeit geschaffen werden, auch Schlauchkrümmer und insgesamt beliebig gekrümmte Schlauchformen unmittelbar aus dem Spritzwerkzeug zu erzeugen. Then the invention has for its object a hose construction and a method of making them the disadvantages of the prior art, in particular that of the channel effect mentioned, avoids; Furthermore the possibility is to be created, including elbows and a total of arbitrarily curved tube shapes directly from the Generate injection mold.  

Diese Aufgabe wird durch eine Schlauchkonstruktion der eingangs beschriebenen Art gelöst, die sich dadurch auszeichnet, daß die Schlauchwand eine äußere und vorzugsweise eine innere faserfreie Grenzschicht aufweist, und die Dichte der Verstärkungsfasern in der faserführenden Schicht von beiden Seiten zur Mitte der Schlauchwand hin zunimmt.This task is accomplished by a hose construction at the beginning described type, which is characterized in that the hose wall has an outer and preferably an inner one has fiber-free boundary layer, and the density of the reinforcing fibers in the fiber-guiding layer from both sides to the middle of the hose wall increases.

In Weiterbildung der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer druckbelastbaren Schlauchkonstruktion beschrieben, bei dem ein Kautschukfell unter Beimischung der Verstärkungsfasern hergestellt und einem Extruder vorgelegt wird, wesentlich dabei ist, daß die Verstärkungsfaser dabei anteilmäßig und in der angestrebten Richtungsverteilung vororientiert werden, das in den Extruder eingefüllte Kautschukfell aufgeheizt, plastifiziert und weiter durchgemischt wird und von den wandnahen Grenzschichten der spritzfertigen Mischung mindestens die außenliegende Schicht unmittelbar vor dem Eintritt in das Spritzwerkzeug oder im Anfangsbereich der Schlauchformung einem sprunghaften Temperaturanstieg unterworfen wird.In a development of the invention, a method for producing a pressure-resistant hose construction described, in which a Rubber skin made with the addition of reinforcing fibers and is submitted to an extruder, it is essential that the reinforcing fiber proportionately and in the desired directional distribution be pre-oriented, the rubber skin filled into the extruder is heated, plasticized and further mixed and by the wall Boundary layers of the ready-to-spray mixture at least the outer layers Layer immediately before entering the injection mold or in the initial area the tube formation is subjected to an abrupt rise in temperature becomes.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß die spritzfertige Mischung in einem beheizbaren Spritzwerkzeug im Anfangsbereich der Schlauchformung am Außenumfang und an der Innenwand des Schlauchformlings einem sprunghaften Temperaturanstieg unterworfen wird.The inventive method is characterized in that the ready-to-use mixture in a heatable injection mold in the Starting area of the tube formation on the outer circumference and on the inner wall of the tubular molding is subjected to an abrupt rise in temperature becomes.

Es wurde überraschend gefunden, daß durch die Maßnahme der plötzlichen Temperaturanhebung der Oberflächenschicht der Spritzmasse unmittelbar vor dem Austritt aus dem Extruder bzw. und/oder im Austrittsbereich des Spritzwerkzeugs zu einer sich der idealen Faserverteilung annähernden Fasereinlagerung im Formling führt. Insbesondere ist offenbar diese Maßnahme dafür verantwortlich, daß die Außenhaut in ihrer Dicke und/oder Beschaffenheit in einem gewissen Umfang durch die Länge und die Temperaturverteilung und -höhe der Zone angehobener Temperatur steuerbar ist.It was surprisingly found that the measure of sudden temperature rise of the surface layer of the spray compound immediately before it leaves the extruder and / or in the Exit area of the injection mold to one of the ideal  Fiber distribution approximates fiber storage in the molding. In particular, this measure is apparently responsible for that the outer skin in its thickness and / or nature in one certain extent by the length and the temperature distribution and - Height of the zone raised temperature is controllable.

Um die erfindungsgemäß vorgesehene Faserverteilung und -orientierung zu erreichen, haben sich verschiedene Maßnahmen als hilfreich erwiesen. So hat sich beispielsweise das Vorgehen bei der Einmischung der Fasern vor und während der Fellherstellung, d. h. der Herstellung des dem Extruder vorgelegtem Vorprodukts, insbesondere die Einstellung der Spaltweiten und auch die Art der Temperaturführung, als einer der Einflußfaktoren für die Verteilung und Orientierung der Fasern erwiesen. Weiter haben sich als wesentlich für die angestrebte Orientierungsverteilung die Laufzeit der Felle auf den Walzen sowie die Wahl der Felldicke gezeigt. Insgesamt zeigt sich die Vororientierung der Fasern in dem dem Extruder vorgelegten Fell als von wesentlichem Einfluß auf die Faserverteilung und -orientierung im Spritzprodukt.To the fiber distribution provided according to the invention and -orientation have different measures as proven helpful. For example, the procedure has been: the mixing of the fibers before and during the fur production, d. H. the production of the preliminary product presented to the extruder, in particular the setting of the gap widths and also the type of Temperature control, as one of the influencing factors for the Distribution and orientation of the fibers proved. Have further itself as essential for the desired distribution of orientation the running time of the skins on the rollers and the choice of Fur thickness shown. Overall, the pre-orientation of the Fibers in the skin presented to the extruder as essential Influence on the fiber distribution and orientation in the spray product.

Eine Weiterbildungsform der erfindungsgemäßen Verfahrens gibt außerdem die Möglichkeit zur Herstellung gekrümmter Rohr- und/oder Schlauchteile dadurch, daß der Strömungswiderstand im Bereich des Austrittsquerschnitts des Spritzwerkzeugs - über den Umfang des Austrittsquerschnitts gesehen - vorzugsweise örtlich variierbar, bevorzugt durch Steuerung nach vorgegebenem Programm, veränderbar ist. There is a further development of the method according to the invention also the possibility of producing curved pipe and / or Hose parts in that the flow resistance in the area of Outlet cross section of the injection mold - over the circumference of the Outlet cross-section seen - preferably locally variable, preferably by control according to a predetermined program, changeable is.  

Zwar genügt für kleine Schlauchdimensionen und geringe Drücke erfahrungsgemäß die Einlagerung etwa von Baumwollfasern. Ihre rauhe Oberfläche und das zu beobachtende gegenseitige Sichverankern sind für die Verbindung mit dem umgebenen Gummi besonders günstig. Insbesondere für die Herstellung bezüglich Druckhöhe und Dimensionierung höher beanspruchter Schläuche werden jedoch vorzugsweise hochfeste Fasern wie beispielsweise Glas- oder Kohlenstoffasern oder Fasern aus aromatischen Polyamiden verwendet, welche allerdings bevorzugt vor der Einmischung einer die Hafteigenschaften verbessernden Oberflächenbehandlung unterworfen oder als hoch haftfähige Fasern hergestellt wurden.It is sufficient for small hose dimensions and low pressures Experience has shown that cotton fibers are stored, for example. Your rough surface and the mutual to be observed Anchors are for connection to the surrounding rubber very cheap. Especially for the manufacture regarding Pressure height and dimensioning of heavily used hoses However, high-strength fibers such as Glass or carbon fibers or aromatic fibers Polyamides used, which, however, preferably before Mixing in of an adhesive property improving Subjected to surface treatment or as highly adhesive Fibers were made.

Als zur Verbesserung der Verbindung zwischen Fasern und Gummi besonders vorteilhaft hat sich beispielsweise das Retexieren bzw. das Versetzen der Fasern vor der Einmischung mit bei Temperaturen zwischen ca. 135 Grad Celsius und ca. 200 Grad Celcius reagierende Haftmittel, vorzugsweise auf Basis von Resorcin- und Formaldehyd- Spendern, insbesondere in einer Dosierung von ca. 3-10% bezogen auf den Faseranteil, erwiesen.As to improve the bond between fibers and rubber For example, retexing or placing the fibers at temperatures prior to mixing reacting between approx. 135 degrees Celsius and approx. 200 degrees Celcius Adhesives, preferably based on resorcinol and formaldehyde Donors, especially in a dosage of approx. 3-10% on the fiber content.

Claims (6)

1. Druckbelastbare Schlauchkonstruktion aus natürlichem oder synthetischem Gummi, aus einem Stück und mit eingebrachten Verstärkungsfasern, die unterschiedliche Längen aufweisen und die in Schlauchlängs- und in Schlauchumfangsrichtung ausgerichtet sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schlauchwand eine äußere und vorzugsweise eine innere faserfreie Grenzschicht aufweist, und die Dichte der Verstärkungsfasern in der faserführenden Schicht von beiden Seiten zur Mitte der Schlauchwand hin zunimmt.1. Pressure-resistant hose construction made of natural or synthetic rubber, from one piece and with inserted reinforcing fibers, which have different lengths and which are oriented in the longitudinal and circumferential directions of the hose,
characterized by
that the tube wall has an outer and preferably an inner fiber-free boundary layer, and the density of the reinforcing fibers in the fiber-guiding layer increases from both sides towards the center of the tube wall. 2. Verfahren zur Herstellung einer druckbelastbaren Schlauchkonstruktion nach Anspruch 1, bei dem ein Kautschukfell unter Beimischung der Verstärkungsfasern hergestellt und einem Extruder vorgelegt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verstärkungsfaser dabei anteilmäßig und in der angestrebten Richtungsverteilung vororientiert werden, das in den Extruder eingefüllte Kautschukfell aufgeheizt, plastifiziert und weiter durchgemischt wird und von den wandnahen Grenzschichten der spritzfertigen Mischung mindestens die außenliegende Schicht unmittelbar vor dem Eintritt in das Spritzwerkzeug oder im Anfangsbereich der Schlauchformung einem sprunghaften Temperaturanstieg unterworfen wird.2. A method for producing a pressure-resistant hose construction according to claim 1, in which a rubber skin is produced by admixing the reinforcing fibers and is introduced into an extruder,
characterized,
that the reinforcing fibers are proportionally and pre-oriented in the desired directional distribution, the rubber skin filled into the extruder is heated, plasticized and further mixed and at least the outer layer of the boundary layers of the ready-to-use mixture near the wall immediately before entering the injection mold or in the initial area of the hose formation is subjected to an abrupt rise in temperature. 3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die spritzfertige Mischung in einem beheizbaren Spritzwerkzeug im Anfangsbereich der Schlauchformung am Außenumfang und an der Innenwand des Schlauchformlings einem sprunghaften Temperaturanstieg unterworfen wird.3. The method according to claim 2,
characterized,
that the ready-to-use mixture is subjected to an abrupt rise in temperature in a heatable injection mold in the initial region of the tube shaping on the outer circumference and on the inner wall of the tube molding. 4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Herstellung gekrümmter Rohr- oder Schlauchteile der Strömungswiderstand im Bereich des Austrittsquerschnitts des Spritzwerkzeugs - über den Umfang des Austrittsquerschnitts gesehen - vorzugsweise örtlich variierbar, bevorzugt durch Steuerung nach vorgegebenem Programm, veränderbar ist.4. The method according to claim 2 or 3,
characterized,
that for the production of curved pipe or hose parts, the flow resistance in the region of the outlet cross section of the injection mold - viewed over the circumference of the outlet cross section - can preferably be varied locally, preferably by control according to a predetermined program. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2-4,
dadurch gekennzeichnet,
daß insbesondere für bezüglich Druckhöhe und Dimensionierung höher beanspruchter Schläuche hochfeste Fasern wie Glas- oder Kohlenstoffasern oder Fasern aus aromatischen Polyamiden verwendet werden, welche vor ihrer Einmischung einer die Hafteigenschaften verbessernden Oberflächenbehandlung unterworfen oder als hoch haftfähige Fasern hergestellt wurden. 5. The method according to any one of claims 2-4,
characterized,
that in particular for high-pressure hoses with high pressure and dimensions, high-strength fibers such as glass or carbon fibers or fibers made from aromatic polyamides are used, which were subjected to a surface treatment to improve the adhesive properties or were produced as highly adhesive fibers before they were mixed in. 6. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Verbesserung der Verbindung zwischen Fasern und Gummi die Fasern vor der Einmischung mit bei Temperaturen zwischen ca. 135 Grad C und ca. 200 Grad C reagierenden Haftmitteln, vorzugsweise auf Basis von Resorcin-Formaldehyd- Spendern, insbesondere in einer Dosierung von ca. 3-10% bezogen auf den Faserteil, versetzt werden.6. The method according to claim 5,
characterized,
that in order to improve the connection between fibers and rubber, the fibers are mixed with adhesives which react at temperatures between about 135 degrees C. and about 200 degrees C., preferably based on resorcinol-formaldehyde donors, in particular in a dosage of about 3 -10% based on the fiber part.
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