DE4102700C2 - Mit einer Elastomer-Ummantelung versehener Schlauchverbinder in Form eines Verbindungs-, Winkel-, T-Stückes o. dgl. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein mit einer Elastomer-Ummantelung versehenes Verbindungs-, Winkel-, T-Stück o. dgl. aus einem thermoplastischen Kunststoff, an dessen Stutzen Schläuche angeschlossen sind, wobei die Anschlussstellen auf den Schlauch übergreifend in die Ummantelung einbezogen sind, Verbindungen von Schläuchen werden mit den verschiedensten Verbin­ dungsstücken hergestellt, wobei die Verbindungsstücke so geformt sind, dass eine im Hinblick auf Strömungsverhältnisse und/oder Mate­ rialverbrauch günstige Form entsteht. Diese Verbindungen müssen auch unter extremen Verhältnissen die notwendige Dichtheit behalten, was besonders im Bereich von Verbrennungsmotoren angeordnete Schlauch­ verbindungsstücken eine besondere Materialauswahl erfordert. Ohne besondere Anforderungen genügen miteinander im Sinne einer Covulka­ nisation verbindbare Thermoplaste und Kautschuke, für die ohne An­ forderungen an Benzin- und Ölbeständigkeit Butadien-Abkömmlinge ein­ setzbar sind. Werden jedoch höhere Anforderungen z. B. an die Tempe­ ratur-Festigkeit gestellt, werden faserverstärkte, insbesondere glasfaserverstärkte Thermoplaste und bei Anforderungen z. B. an Ben­ zin- oder Ölbeständigkeit entsprechend beständige Elastomere ausge­ wählt werden müssen. Dabei ist zu beachten, daß der Kunststoff des Verbindungsstückes hinreichende thermische Stabilität hat, muß er doch bei der Temperatur in der Spritzgießform formstabil bleiben, was dadurch erreicht wird, daß entsprechende Stützkerne in die Stut­ zen des Verbindungsstückes eingeführt werden. Dadurch erhöhen sich die Fertigungskosten erheblich.

Für die Verbindungsstücke haben sich dabei Formmassen auf der Basis von Polyphenylenethern bewährt, die mit EP(D)M-Kautschuken covulka­ nisierbar sind, wie aus der EP 0 315 749 A2 hervorgeht. Nachteilig ist dabei, daß die Polyphenylenether einen (relativ) niedrig lie­ genden Erweichungspunkt aufweisen, die ihren Einsatz nahe erhitzter Teile, z. B. eines Verbrennungsmotors, in Frage stellt. Um die auch für derartige Einsatzzwecke hinreichend Stabilität zu erreichen, wird der thermoplastische Kunststoff mit Glasfaser verstärkt, wobei bis zu 30 Gew.-% eingesetzt werden. Durch den Zusatz dieser Glasfa­ sern leidet jedoch das Vermögen, sich über Covulkanisation mit dem EP(D)M-Kautschuken zu verbinden. Um dennoch eine feste Verbindung zu erreichen, bedient man sich eines vor der Ummantelung aufzubringen­ den Haftvermittlers, eines "Primers". Dieser Primer muß von Hand aufgetragen werden, er ist daher ein Lohnkostenfaktor. Um eine dauer-dichte Verbindung zu bekommen, muß der Auftrag mit erheblicher Sorgfalt durchgeführt werden, und es müssen Verunreinigungen vermieden werden; der Auftrag bedarf daher einer lohnintensiven Fachkraft. Ungleichmäßiger Auftrag und Unsauberheiten führen zu Fehlerstellen, die sich im Betrieb als Undichtheiten bemerkbar machen. Des Weiteren ist der aufzutragende Primer ein Material-Kostenfaktor, der ebenfalls die Wirtschaftlichkeit der Herstellung derartiger Verbindungen negativ beeinflusst.

Aus der DE 37 13 064 C1 ist Verfahren zur Herstellung von Formschläu­ chen bekannt, bei dem auf die freien Enden eines Kunststoff-Verzwei­ gungsrohrstücks ausvulkanisierte Schlauchabschnitte aufgeschoben und flüssigkeitsdicht befestigt werden. Zur besseren Haftung und zur Ver­ hinderung einer Aufweitung unter Schwellbeanspruchung werden die auf das Verzweigungsrohrstück aufgeschobenen Enden der Schläuche und der dazwischenliegende freie Raum mit einer dem Basispolymer des Schlauchgummis affinen, thermoplastischen Masse mit einem um mindes­ tens eine Größenordnung höheren E-Modul als dem des Gummis umspritzt und unter Temperatur zu einer flüssigkeitsdichten Verbindung der so entstandenen Muffe mit den Gummischläuchen verbunden. Weiter ist aus der DE 37 29 056 C2 eine Formschlauch-Verzweigung aus Gummi sowie ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Verzweigung bekannt, bei dem auf die freien Rohrstutzen eines Verzweigungsrohrstücks aufgeschobene, ausvulkanisierte Schlauchabschnitte, mittels umlau­ fender Ringe gegen die Rohrstutzen verspannt und einschließlich der freiliegenden Bereiche des Verzweigungsrohrstückes mit einer Gummi­ manschette umspritzt werden. Bei beiden Vorveröffentlichungen beruhen die Verbindungen im wesentlichen auf Oberflächenkräften, bei der die beiden Materialien nicht durch Polymerisations-Verzahnung zusammen­ gehalten sind.

Hier setzt die Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde liegt, umman­ telte Verbindungsstücke so weiterzubilden, dass eine Polymerisations­ verzahnung eintritt und die Weiterverarbeitung in einfacher Weise er­ möglicht wird, wobei das Herstellungsverfahren selbst einfach und wirtschaftlich sein soll.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Ummantelung des Verbindungs-, Winkel-, T-Stückes o. dgl., aus an sich bekannten peroxidvulka­ nisierten EP(D)M- oder NBR-Kautschuken gebildet ist, die sowohl das thermoplastische Material als auch den Kautschuk der zunächst un­ vulkanisiert an den Stutzen angebrachten Schläuche übergreift und mit beiden durch Covulkanisation Verbunden ist, wobei der thermoplasti­ sche Kunststoff des Verbindungs-, Winkel-, T-Stückes o. dgl. auf der Basis von Polyphenylenethern oder Polyamid aufgebaut und mit einer Zumischung von Glasfasern von höchstens 40% zur Verstärkung versehen ist, und wobei zur Copolymerisation zumindest den EP(D)M- oder NBR- Kautschuken ein peroxidisches Vulkanisationsmittel zugesetzt ist.

Aus der unter 0 344 427 A2 veröffentlichten europäischen Patentanmel­ dung ist ein Verfahren zur Herstellung eines chemischen Verbundes zwischen Formmassen auf der Basis von aliphatischen Polyamiden einer­ seits und Carboxylgruppen andererseits sowie nach diesem Verfahren hergestellte Werkstoffe bekannt, bei dem es besonders auf die Schaf­ fung eines lösemittelresistenten Verbundes ankam. Nach diesem Vor­ schlag wird eine Kautschukzusammensetzung aus einem Carboxylgruppen enthaltenden Kautschuk, einem peroxidischen Vulkanisationsmittel und ggf. weiteren Komponenten mit einem Thermoplast covulkanisiert, der mindestens 30 Gew-% aliphatische Polyamide enthält. Derartige Werk­ stoffe werden z. B. als Verbundwerkstoffe eingesetzt, die, werden sie als Hohlformen wie z. B. als Rohre oder Stutzen eingesetzt, bei der Weiterverarbeitung eines Stützkernes bedürfen. Wird in einer bevor­ zugten Ausführungsform der Kunststoff mit einer Zumischung von Glas­ fasern von höchstens 40%, zur Verstärkung versehen entsteht dadurch ein Verbindungsstück, das in seiner Her­ stellung im Spritzgießverfahren einfach und wirtschaftlich herstell­ bar ist und das für die Weiterverarbeitung, nämlich für das Ummanteln der auf die einzelnen Abgänge aufgesetzten Schläuche, keiner zusätzlichen, in das Innere eingeführten Stützkerne mehr bedarf. Als bevorzugte Glasfaserverstärkung haben sich 15% bis 25% erwiesen. Die Glasfaserverstärkung lässt ein Verbindungsstück entstehen, dessen Wandungen so hinreichend stabil sind, dass diese auch die bei der Covulkanisation auftretende Temperaturbelastung ohne zusätzliche Stützkerne widerstehen.

Eine bevorzugte Ausbildung ist die Verwendung eines peroxidvulkani­ sierten EP(D)M-Kautschuks oder eines NBR-Kautschuks als Umhüllung für ein Formstück, wie beispielsweise ein Verbindungs-, Winkel-, T- Stückes o. dgl. aus einem thermoplastischen Kunststoff, wobei die freien Enden des Verbindungs-, Winkel-, T-Stückes o. dgl. mit zu­ nächst unvulkanisierten Schläuchen versehen sind, die von dem per­ oxidvulkanisiertem Kautschuk im Bereich der Verbindungsstelle mit umhüllt und mit diesem zusammen vulkanisiert sind. Dabei werden die Anschlussstutzen des Verbindungsstückes mit den noch unvulkanisierten Schlauchenden versehen, die Umhüllung wird in einer Spritzgieß-Form aufgespritzt und in der Form bei entsprechender Temperatur zusammen mit dem Kautschuk der Enden der Schläuche vulkanisiert. Dadurch ent­ steht eine auf die Dauer dichte und mechanisch stabile Verbindung zwischen der Ummantelung und der Schlauchenden sowie dem Grundkörper des Verbindungsstückes. Die im Spritzgießverfahren aufgebrachte Ummantelung umgibt das Verbindungsstück mit den Schlauchenden voll­ ständig, und nach der Wärmeeinwirkung in der Spritzgießform ist die Ummantelung durch Covulkanisation auch bei Verwendung von glasfaser­ verstärkten Verbindungsstücken mit diesem und mit dem Kautschuk der Schlauchenden fest verbunden und der Kautschuk der Schlauchenden in vulkanisierten Zustand überführt sind.

Dabei sind die vorgeschlagenen Elastomere auf EP(M)D-Kautschuk-Basis benzin- und ölbeständig, sie erfüllen die Bedürfnisse des Automobil­ baues. Die vorteilhafterweise mit Glasfaser gefüllte thermoplasti­ sche Masse wird bei dem Umspritzen im Spritzgießverfahren lückenlos ummantelt, wobei die Wärme der Spritzgießform ausreicht, um sowohl die Covulkanisation des Elastomers als auch die Vulkanisation der Schlauchenden zu bewirken. Das dabei entstandene Verbindungsstück ist einbaufertig.

Ein typisches Verbindungsstück ist in der beigefügten Fig. 1 bei­ spielhaft für die vielen möglichen Verbindungsstücke dargestellt.

Der Grundkörper 2 des Verbindungsstückes 1 weist zwei in einer Flucht liegende Anschlußstutzen 3 und 4 auf, sowie einen im Winkel von der Fluchtlinie davon abzweigenden weiteren Anschlußstutzen 5. Jeder dieser Abgangsstutzen 3, 4 und 5 sind mit entsprechenden Schläuchen 3.1, 4.1, 5.1 (hier abgebrochen dargestellt) versehen. Die Ummantelung 6 umgibt den gesamten Grundkörper 2 mit seinen An­ schlußstutzen 3, 4, und 5 sowie den darauf aufgesteckten Schlauchen­ den 3.1, 4.1, und 5.1. Durch die Wahl der Kunststoffe und durch das Aufbringen der Ummantelung 6 im Spritzgieß-Verfahren wird eine dich­ te und beständige Verbindung geschaffen, die vorfabriziert im Rahmen der Montage von z. B. Kraftfahrzeugen, Waschmaschinen oder sonstigen Maschinen als Schlauchverbindung eingesetzt werden kann und so die Montage beschleunigt. Die Verbindung kann auch im Bereich der Pro­ zesstechnik eingesetzt werden, besonders wenn korossive Flüssigkei­ ten zu leiten und über Verbindungsstücke, z. B. im Wärmetauscher, in eine Vielzahl von Einzelströmen aufzuteilen sind. Eine weitere Anwendung in der Prozesstechnik ergibt sich in der Rückgewinnung von Flüssigkeiten, z. B. von Wasser, durch indirekte Kühlung, wobei die mit den Verbindungsstücken zusammengefügten Leitungen den die Kon­ densation bewirkenden Feuchtekühler bilden. Die Verwendung korrosi­ ver Sole als Kühlflüssigkeit wird durch die Beständigkeit der reinen Kunststoffverbindung ermöglicht.

Besonders überraschend war, daß die in der EP 0 315 749 angegebene Mischung auch für derartige Ummantelungen bevorzugt Verwendung fin­ den kann. Eine besondere Eignung des so geschaffenen Verbindungele­ ments ist gegeben für den Einsatz in der Automobilindustrie, sowie für Wärmetauscher, insbesondere in korrosiven Bereichen, in der Trinkwassergewinnung (Feuchtkühler) u. dgl.

Claims (2)

1. Mit einer Elastomer-Ummantelung versehenes Verbindungs-, Winkel-, T-Stück o. dgl. aus einem thermoplastischen Kunststoff, an dessen Stutzen Schläuche angeschlossen sind, wobei die Anschlussstellen auf den Schlauch übergreifend in die Ummantelung einbezogen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung aus an sich bekannten peroxidvulkanisierten EP(D)M- oder NBR-Kautschuken gebildet ist, die sowohl das thermoplastische Material als auch den Kautschuk der zunächst unvulkanisiert an den Stutzen angebrachten Schläuche übergreift und mit beiden durch Covulkanisation verbunden ist, wobei der thermoplastische Kunststoff des Verbindungs-, Winkel-, T-Stückes o. dgl. auf der Basis von Polyphenylenethern oder Polyamid aufgebaut und mit einer Zumischung von Glasfasern von höchstens 40% zur Verstärkung versehen ist, und wobei zur Copolymerisation zumindest den EP(D)M- oder NBR-Kautschuken ein peroxidisches Vulkanisationsmittel zugesetzt ist.

2. Verbindungs-, Winkel-, T-Stück o. dgl. nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff zur Verstärkung mit einer Zu­ mischung von Glasfasern von 15%-25%, versehen ist.