DE4238606C1 - Mehrschichtleitung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Mehrschichtleitung für brennbare Fluide, insbesondere Kraftstoffe, mit einer Außenschicht, einem Innenrohr und einer Zwischen­ schicht zwischen der Außenschicht und dem Innenrohr.

Die DE-39 42 353 A1 beschreibt eine Mehrschichtleitung dieser Art, bei der in der Außenschicht ein flammhem­ mender Zusatzstoff enthalten ist. Die Zwischenschicht ist als Geflecht ausgebildet, das zur mechanischen Fe­ stigkeit der Mehrschichtleitung beitragen soll. Das Innenrohr besteht aus zwei stoffschlüssig verbundenen Schichten aus thermoplastischem Kunststoff, von denen die eine strahlenvernetzt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mehr­ schichtleitung der genannten Art anzugeben, die in hö­ herem Maße feuerfest ist, eine geringere Durchlässig­ keit für das hindurchgeleitete Fluid aufweist sowie Umweltbelastungen weitgehend verhindert.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in einer Mehrschichtleitung für brennbare Fluide, insbe­ sondere Kraftstoffe, mit einer Außenschicht, einem In­ nenrohr und einer Zwischenschicht zwischen der Außen­ schicht und dem Innenrohr, wobei die Außenschicht ein halogen- und phosphorfreies, selbstverlöschendes, ther­ moplastisches Material, die Zwischenschicht hochtempe­ raturbeständige Kunststoffasern oder ein feuerfestes Textilgarn oder Metalldrähte und das Innenrohr wenig­ stens eine diffusionsdichte Schicht aus thermoplasti­ schem Material aufweist.

Bei dieser Lösung stellt die Außenschicht sicher, daß die Mehrschichtleitung im Falle eines Brandes diesen nicht selbst unterhält, sondern zum Erlöschen bringt, weitgehend ohne die Umwelt zu gefährden, da insbesonde­ re die Bildung toxischer Phosphate oder Halogenverbin­ dungen, insbesondere der hochtoxischen Dioxine, die bei Verbrennungsvorgängen in Gegenwart organischer Chlor- Verbindungen entstehen können, ausgeschlossen ist. Die Zwischenschicht wirkt als Druckträger und ist gleich­ zeitig schwer entflammbar, ohne die Biegsamkeit der Mehrschichtleitung zu beeinträchtigen. Das Innenrohr verhindert in erster Linie den Austritt des Fluids, selbst den infolge einer Diffusion durch die Leitungs­ wand.

Vorzugsweise ist das thermoplastische Material ver­ netzt. Die Vernetzung verringert die Quellbarkeit und Löslichkeit des thermoplastischen Materials in organi­ schen Lösungsmitteln, insbesondere in Gegenwart von Öl oder Benzin, und seine Neigung zur Spannungsrißbildung; sie erhöht die Temperaturbeständigkeit, die Zugfestig­ keit, den Elastizitätsmodul, die Schlagzähigkeit und die Härte des Materials.

Besonders günstig ist eine γ- oder β-Strahlenvernet­ zung. Diese ist für eine größere Anzahl von thermopla­ stischen Materialien geeignet als eine thermische Ver­ netzung, so daß unter einer größeren Anzahl unter­ schiedlicher Materialien entsprechend dem jeweiligen Anwendungsfall ausgewählt werden kann.

Das Innenrohr kann aus einer einzigen Innenschicht be­ stehen. Dies vereinfacht die Herstellung der Mehr­ schichtleitung.

Es ist aber auch möglich, das Innenrohr als Mehr­ schichtrohr auszubilden. Hierbei ist man freizügiger in der Auswahl der Materialien, die für den jeweiligen Anwendungsfall optimal sind.

Vorzugsweise besteht das Mehrschichtrohr aus fünf Schichten, einer äußeren und einer inneren thermopla­ stischen Schicht, einer mittleren Aluminium-Schicht und jeweils einer Haftvermittlerschicht zwischen der mitt­ leren Schicht und der äußeren Schicht sowie zwischen der mittleren Schicht und der inneren Schicht. Die Alu­ minium-Schicht wirkt hierbei als zusätzliche Diffu­ sionssperrschicht und erhöht die Feuerfestigkeit. Die äußere Schicht läßt sich leicht mit der Zwischenschicht verbinden, während die innere Schicht ebenfalls als Diffusionssperre ausgebildet sein kann.

Die hochtemperaturbeständigen Kunststoffasern der Zwi­ schenschicht können Polyamid-, insbesondere Aramid-, oder Polyesterfasern sein. Besonders temperaturbestän­ dig sind 1,4-phenylenterephtalamid-Fasern.

Bei dem feuerfesten Textilgarn der Zwischenschicht kann es sich um ein asbestfreies Isoliergarn handeln.

Sodann kann die Außenschicht ein strahlenvernetztes Thermoplastcompound mit einem Flammschutzmittelzusatz weitgehend ohne Rauchgasentwicklung aufweisen. Das Flammschutzmittel kann wenigstens ein Mineral, insbe­ sondere Aluminium- und/oder Magnesiumhydroxid, enthal­ ten.

Aluminiumhydroxid und Magnesiumhydroxid sind nichttoxi­ sche und nicht korrosive Flammschutzmittel. Ihre Flamm­ schutzwirkung basiert auf der endothermen Zersetzung der Hydroxide in die entsprechenden Oxide und Wasser­ dampf. Dieser endotherme Effekt führt zu einer Tempera­ turabsenkung unter die Entzündungstemperatur des Poly­ mers. Das Zersetzungsprodukt bildet eine schützende Dampfschicht und verdünnt somit den zur Verbrennung notwendigen Sauerstoff in der Gasphase. Oberflächenak­ tive Aluminium- oder Magnesiumoxidzwischenstufen mit hoher Adsorptionsfähigkeit verhindern die Entstehung hoher Rauchgasdichten.

Durch den Einsatz des erwähnten Flammschutzmittels ist es möglich, Kraftstoffleitungen mit einer flammge­ schützten Außenschicht so herzustellen, daß diese Lei­ tungen in einem Brandfall erst nach mehreren Minuten (abhängig von der Wandstärke und Temperatur) durchbren­ nen und nur eine geringfügige Rauchgasentwicklung auf­ weisen.

In den meisten Fällen verlangen die Automobilhersteller eine Brandfestigkeit von zwei Minuten bei 750° bis 800°C Direktbeflammung durch einen Bunsenbrenner und 4 Bar Innendruck. Während dieser zwei Minuten dürfen kei­ ne Leckagen auftreten.

Durch die Erfindung besteht die Möglichkeit, die gefor­ derte Brandfestigkeit von zwei Minuten auf mindestens das Doppelte oder eventuell das Dreifache zu verbes­ sern. Durch einen sehr hohen Füllgrad des Flammschutz­ mittels und die nachträgliche Vernetzung besteht im Brandfall nicht die Gefahr einer Tropfenbildung und einer dadurch bedingten schnellen Ausbreitung des Bran­ des.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachste­ hend anhand der Zeichnung bevorzugter Ausführungsbei­ spiele näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 die Hälfte eines Längsschnitts durch ein er­ stes Ausführungsbeispiels einer erfindungs­ gemäßen Mehrschichtleitung und

Fig. 2 die Hälfte eines Längsschnitts durch ein zweites Ausführungsbeispiels einer erfin­ dungsgemäßen Mehrschichtleitung.

Die Mehrschichtleitung nach Fig. 1 hat eine Außen­ schicht 1, eine Zwischenschicht 2 und ein Innenrohr 3. Die Außenschicht 1 weist ein halogen- und phosphorfrei­ es, selbstverlöschendes, thermoplastisches Material auf. Das Material der Außenschicht 1 ist ein strahlen­ vernetztes, insbesondere γ- oder β-strahlenvernetztes, Thermoplastcompound aus Elastomeren mit einem Flamm­ schutzmittelzusatz weitgehend ohne Rauchgasentwicklung. Auch das Flammschutzmittel ist halogen- und phosphor­ frei. Das elastomere thermoplastische Material der Au­ ßenschicht ist hochschlagfest.

Die Zwischenschicht 2 besteht aus hochtemperaturbestän­ digen Kunststoffasern oder einem feuerfesten Textilgarn oder Metalldrähten. Bei diesen Kunststoffasern kann es sich um Polyamid-, insbesondere Aramid-, oder Poly­ esterfasern handeln. Besonders temperaturbeständig sind 1,4-phenylenterephtalamid-Fasern. Das feuerfeste Tex­ tilgarn kann ein asbestfreies Isoliergarn sein.

Das Innenrohr besteht aus einer einzigen diffusions­ dichten Schicht aus thermoplastischem Material. Beson­ ders geeignet ist ein PA 6 oder PA 11 oder PA 12 (PA = Polyamid). Vorzugsweise ist es strahlenvernetzt, ins­ besondere γ- oder β-strahlenvernetzt. Das Material der Innenschicht kann aber auch aus einem Fluorthermopla­ sten, zum Beispiel ETFE (Ethylen-Tetrafluorethylen) oder PVDF (Polyvinylidenfluorid), bestehen.

Die Mehrschichtleitung nach Fig. 1 ist besonders für die Anwendung in Kraftfahrzeugen als Kraftstoffleitung, Kühlmittelleitung oder Ölleitung geeignet. Sie erfüllt die sehr hohen Anforderungen der Umweltschutzgesetze und verhindert beziehungsweise minimiert die sogenann­ ten Verdunstungsemissionswerte, insbesondere von Kraft­ stoffen. Gleichzeitig bietet sie eine kostengünstige Lösung im Vergleich zu Schläuchen aus PTFE (Polytetra­ fluorethylen). Darüber hinaus trägt sie zur Verminde­ rung der Brandgefahr im Motorenbereich bei. Durch die diffusionsdichte Innenschicht wird der Austritt von insbesondere krebserregenden Stoffen, wie Benzol, ver­ hindert. Im Falle eines Brandes ist eine sehr geringe Rauchgasentwicklung sichergestellt. Die Werkstoffe sind recyclingfähig.

Die Gefahr einer Versprödung ist ebenfalls vermieden. Darüber hinaus ist die Mehrschichtleitung äußerst knickfest, feuerfest und temperaturbeständig.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind die Außen­ schicht 1 und die Zwischenschicht 2 ebenso ausgebildet wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1. Dagegen ist das Innenrohr 4 ein Mehrschichtrohr aus fünf Schichten, einer äußeren thermoplastischen Schicht 5 und einer inneren thermoplastischen Schicht 6, einer mittleren Aluminium-Schicht 7 und jeweils einer Haft­ vermittlerschicht 8 bzw. 9 zwischen der mittleren Schicht 7 und der äußeren Schicht 5 sowie zwischen der mittleren Schicht 7 und der inneren Schicht 6. Die äu­ ßere Schicht 5 und die innere Schicht 6 können aus dem gleichen Material wie die Außenschicht 1 bestehen.

Die mehrschichtige Ausbildung des Innenrohres 4 ermög­ licht eine freizügigere Auswahl der für den jeweiligen Anwendungsfall optimalen Materialien. Die Aluminium- Schicht 7 wirkt als zusätzliche Diffusionssperrschicht und erhöht die Feuerfestigkeit sowie die mechanische Zugfestigkeit. Die äußere Schicht 5 läßt sich leicht mit der Zwischenschicht 2 verbinden, während die innere Schicht 6 ebenfalls als Diffusionssperre ausgebildet sein kann.

Claims (12)

1. Mehrschichtleitung für brennbare Fluide, insbeson­ dere Kraftstoffe, mit einer Außenschicht (1), einem Innenrohr (3; 4) und einer Zwischenschicht (2) zwi­ schen der Außenschicht (1) und dem Innenrohr (3; 4), wobei die Außenschicht (1) ein halogen- und phosphorfreies, selbstverlöschendes, thermoplasti­ sches Material, die Zwischenschicht (2) hochtempe­ raturbeständige Kunststoffasern oder ein feuerfe­ stes Textilgarn oder Metalldrähte und das Innenrohr (3; 4) wenigstens eine diffusionsdichte Schicht aus thermoplastischem Material aufweist.

2. Mehrschichtleitung nach Anspruch 1, bei der das thermoplastische Material vernetzt ist.

3. Mehrschichtleitung nach Anspruch 2, bei der die Vernetzung eine γ- oder β-Strahlenvernetzung ist.

4. Mehrschichtleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der das Innenrohr (3) aus einer einzigen In­ nenschicht besteht.

5. Mehrschichtleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der das Innenrohr (4) ein Mehrschichtrohr ist.

6. Mehrschichtleitung nach Anspruch 5, bei der das Mehrschichtrohr aus fünf Schichten (5-9) besteht, einer äußeren und einer inneren thermoplastischen Schicht (5, 6), einer mittleren Aluminium-Schicht (7) und jeweils einer Haftvermittlerschicht (8; 9) zwischen der mittleren Schicht (7) und der äußeren Schicht (5) sowie zwischen der mittleren Schicht (7) und der inneren Schicht (6).

7. Mehrschichtleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die hochtemperaturbeständigen Kunst­ stoffasern der Zwischenschicht (2) Polyamid-, ins­ besondere Aramid-, oder Polyesterfasern aufweisen.

8. Mehrschichtleitung nach Anspruch 7, bei der die Kunststoffasern 1,4-phenylenterephtalamid-Fasern aufweisen.

9. Mehrschichtleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der das feuerfeste Textilgarn der Zwischen­ schicht (2) ein asbestfreies Isoliergarn ist.

10. Mehrschichtleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Außenschicht (1) ein strahlenver­ netztes Thermoplastcompound mit einem Flammschutz­ mittelzusatz weitgehend ohne Rauchgasentwicklung aufweist.

11. Mehrschichtleitung nach Anspruch 10, bei der das Flammschutzmittel wenigstens ein Mineral enthält.

12. Mehrschichtleitung nach Anspruch 11, bei der das Flammschutzmittel Aluminium- und/oder Magnesiumhy­ droxid enthält.