DE4320281A1 - Thermoplastische elastomere Schläuche mit hervorragender Flexibilität - Google Patents
Thermoplastische elastomere Schläuche mit hervorragender FlexibilitätInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen
thermoplastischen elastomeren Schlauch, der eine
hervorragende Flexibilität aufweist.
Gummischläuche enthalten im allgemeinen einen
Innenschlauch, eine verstärkende Schicht und einen
Außenmantel, wobei der Innenschlauch und der Außenmantel
aus vulkanisiertem Gummi bestehen. Solche Gummischläuche
weisen jedoch den Nachteil auf, daß ihr Herstellungs
verfahren kompliziert und beschwerlich ist, da es ein
Vulkanisationsverfahren erfordert.
Andererseits sind die sogenannten "Kunststoff
schläuche" bekannt. Die Kunststoffschläuche bestehen aus
Innenschläuchen und Außenmänteln, die aus einem thermo
plastischen Kunststoff bestehen und mittels eines
einfachen Herstellungsverfahrens hergestellt werden
können, wobei kein Vulkanisationsverfahren erforderlich
ist. Die thermoplastischen Kunststoffe, aus denen solche
Kunststoffschläuche bestehen, sind jedoch im allgemeinen
härter als vulkanisiertes Gummi und es war daher
schwierig, weiche und biegsame Schläuche zu erhalten.
Es ist auch ein Kunststoffschlauch bekannt, der aus
einem thermoplastischen Polyester-Elastomer unter Verwendung
von Polybutylenterephthalat als hartes Segment und aus
Polytetramethylenglykol oder aus Polycaprolactam als
weiches Segment für den Innenschlauch besteht, um die
Flexibilität zu verbessern. Es gibt jedoch eine Grenze bei
der Reduzierung der Härte der thermoplastischen Polyester-
Elastomere, da deren Hitzebeständigkeit gesichert sein muß
und sie eine ausreichende Festigkeit aufweisen müssen.
Aus diesem Grunde konnten bisher keine Schläuche mit einer
ausreichenden Flexibilität, verglichen mit jener der
Gummischläuche, erhalten werden.
Es besteht daher ein Bedarf für die Entwicklung von
Schläuchen, die mittels eines einfachen Herstellungs
verfahrens, das kein Vulkanisierungsverfahren benötigt,
hergestellt werden können, die eine ausreichende
Flexibilität und überdies eine ausreichende Hitzebestän
digkeit aufweisen, um einer Anwendung bei einer hohen
Temperatur, z. B. bei Druckübertragung oder bei
Flüssigkeitstransport, standzuhalten.
Die Ziele der vorliegenden Erfindung bestehen also
darin, die obenerwähnten Nachteile der herkömmlichen
Schläuche auszuschalten und einen Schlauch zur Verfügung zu
stellen, der die gleiche Flexibilität wie ein üblicher
vulkanisierter Gummischlauch aufweist, wobei jedoch die
Einfachheit und Leichtigkeit des Herstellungsverfahrens für
die bekannten Kunststoffschläuche beibehalten wird, und der,
zusätzlich zu der Flexibilität, eine so hohe Hitzebeständig
keit aufweist, daß der Schlauch bei einer hohen Temperatur
von 120°C und darüber verwendet werden kann.
Andere Ziele und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung
ersichtlich.
Entsprechend der ersten Ausbildungsform der
vorliegenden Erfindung wird ein Schlauch zur Verfügung
gestellt, der zumindest einen Innenschlauch, eine
verstärkende Schicht und einen Außenmantel umfaßt, wobei
(i) der Innenschlauch und der Außenmantel unabhängig
voneinander aus einem thermoplastischen Elastomer bestehen,
das einen thermoplastischen Kunststoff, in dem
vulkanisiertes Gummi dispergiert ist, umfaßt, (ii) Mp, das
durch die nachfolgende Formel (I) definiert wird, nicht
größer als 70 kgf/cm2 ist, und (iii) die Biegesteifigkeit
des Schlauchs bei einem Krümmungsradius, der viermal so groß
ist wie der äußere Durchmesser des Schlauchs, nicht größer
als 1 kgf ist:
In der Formel bedeuten t1 und t2 die Dicke (mm) des
Innenschlauchs bzw. des Außenmantels, und M1 und M2 die
Spannung (kgf/cm2) bei Dehnung um 25% (das heißt, der 25%
Modul) des Innenschlauchs bzw. des Außenmantels.
Entsprechend der zweiten Ausbildungsform der
vorliegenden Erfindung wird ein Schlauch zur Verfügung
gestellt, der zumindest einen Innenschlauch, eine
verstärkende Schicht und einen Außenmantel umfaßt, wobei
(i) der Innenschlauch aus einem thermoplastischen Elastomer,
umfassend einen thermoplastischen Polyester-Kunststoff, in
dem eine Zusammensetzung eines acrylgruppenhaltigen
vulkanisierten Gummis dispergiert ist, besteht, (ii) der
Außenmantel aus einem thermoplastischen Elastomer, umfassend
einen thermoplastischen Kunststoff, in dem vulkanisiertes
Gummi dispergiert ist, (iii) Mp, definiert durch die obige
Formel (I), nicht größer als 70 kgf/cm2 ist und (iv) die
Biegesteifigkeit des Schlauchs bei einem Krümmungsradius,
der viermal so groß wie der äußere Durchmesser des Schlauchs
ist, nicht größer ist als 1 kgf ist.
Die vorliegende Erfindung wird aus der weiter unten
folgenden Beschreibung unter Hinweis auf die beigefügten
Zeichnungen besser verständlich werden:
Fig. 1 ist eine Zeichnung, welche die Struktur des
Schlauchs gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert; und
Fig. 2 ist eine graphische Darstellung, welche die
Wechselbeziehungen zwischen Mp und der Biegesteifigkeit der
Beispiele und der Vergleichsbeispiele zeigt.
Um das oben beschriebene Ziel zu erreichen, hat der
Erfinder der vorliegenden Erfindung Untersuchungen
durchgeführt und es ist ihm gelungen, die Verwendung von
thermoplastischen Elastomeren, die spezielle Strukturen,
Eigenschaften, Zusammensetzungen und dergleichen aufweisen,
in Kombination miteinander als Ausgangsmaterialien für die
Innen- und Außenschläuche zu realisieren. Die vorliegende
Erfindung wurde auf der Grundlage dieses technischen
Konzepts vollendet.
Das wichtige Erfordernis für die erste Ausbildungs
form der vorliegenden Erfindung ist die Zusammensetzung der
thermoplastischen Elastomeren für den Innenschlauch und den
Außenmantel, die so sein muß, daß der Mp-Wert der obigen
Relationsformel (I) zwischen der Spannung des Außenmantels
und des Innenschlauchs bei 25% Dehnung (25% Modul)
einerseits und ihrer Dicke andererseits 70 kgf/cm2 oder
weniger und mehr bevorzugt 5 kgf/cm2 bis 50 kgf/cm2
beträgt. Als Resultat kann ein Schlauch erhalten werden,
der sowohl eine hervorragende Flexibilität als auch eine
hervorragende Festigkeit aufweist.
Ein Schlauch mit hervorragender Flexibilität kann
nicht durch Kombination von thermoplastischen Elastomeren
erhalten werden, deren Mp-Wert gemäß der obigen Formel (I)
die Relation zwischen der Spannung bei 25% Dehnung (25%
Modul) und der Dicke von 70 kgf/cm2 übersteigt, und die
Biegesteifigkeit des Schlauchs bei einem Krümmungsradius,
der viermal so groß wie der äußere Durchmesser des Schlauchs
ist, 1 kgf übersteigt. Wenn der Mp-Wert kleiner als
5 kgf/cm2 ist, weist der Schlauch eine minderwertige
Festigkeit auf.
Übrigens wird die Beanspruchung bei 25% Dehnung in
Übereinstimmung mit dem JIS (Japanese Industrial Standard)
K6301-Test für geringe Dehnungsspannung gemessen.
Zusätzlich zu der Struktur und zu den Eigenschaften
der ersten Ausbildungsform der Erfindung, wie sie oben
beschrieben werden, liegt das wichtige Erfordernis der
zweiten Ausbildungsform der vorliegenden Erfindung in der
Zusammensetzung der thermoplastischen Elastomeren, aus denen
der Innenschlauch und der Außenmantel des vorliegenden
Schlauchs bestehen.
Mit anderen Worten, es wird ein thermoplastisches
Elastomer, das durch Dispergieren eines vulkanisierten
Gummis in einem geeigneten Volumverhältnis und mit einer
geeigneten Teilchengröße in einem thermoplastischen
Kunststoff hergestellt wurde, für die Innenschläuche und
Außenmäntel des Schlauchs verwendet, und insbesondere wird
ein thermoplastischer Kunststoff vom Polyester-Typ für den
Innenschlauch verwendet, während eine vulkanisierte
Zusammensetzung eines acrylgruppenhaltigen Gummis als
Komponente eines vulkanisierten Gummis verwendet wird.
Der Innenschlauch und der Außenmantel des Schlauchs
bestehen aus einem thermoplastischen Elastomer, das
vulkanisiertes Gummi dispergiert in einem thermoplastischen
Kunststoff enthält. Insbesondere wird ein thermoplastischer
Polyester-Kunststoff als thermoplastischer Kunststoff für
den Innenschlauch verwendet, und eine vulkanisierte
Zusammensetzung eines acrylgruppenhaltigen Gummis wird als
Komponente eines vulkanisierten Gummis verwendet.
Wenn der Innenschlauch und der Außenmantel des
Schlauchs aus einem thermoplastischen Elastomer, das
vulkanisiertes Gummi dispergiert in einem thermoplastischen
Kunststoff enthält und die gleichen Eigenschaften
wie die erste Ausbildungsform der vorliegenden Erfindung
aufweist, bestehen und wenn zusätzlich der Innenschlauch
insbesondere eine vorher festgelegte Zusammensetzung, wie
sie oben beschrieben ist, aufweist, kann eine ausreichende
Flexibilität und gleichzeitig eine hervorragende Hitzebe
ständigkeit und Weichheit durch den Innenschlauch
mit einer vorher festgelegten Zusammensetzung erreicht
werden, so daß ein Schlauch mit hervorragender Flexibilität
und Hitzebeständigkeit realisiert werden kann.
Die vorliegende Erfindung wird nunmehr
detaillierter beschrieben werden.
Wie in der Fig. 1 gezeigt wird, besteht der
Schlauch 1 der vorliegenden Erfindung aus einem
Innenschlauch 2, einer verstärkenden Schicht 3 und aus einem
Außenmantel 4 als obligate Bestandteile.
Das thermoplastische Elastomer, das bei der
vorliegenden Erfindung verwendbar ist, wird später
erläutert werden.
Das thermoplastische Elastomer, das bei der
vorliegenden Erfindung verwendbar ist, sollte folgenden
Anforderungen genügen, wenn die Meßwerte der Eigenschaften
in Übereinstimmung mit den Testmethoden von ASTM D395 und
D412 bestimmt werden:
- i) Das thermoplastische Elastomer hat einen Zugverformungsrest von 160% oder weniger, bevorzugt von 150% oder weniger.
- ii) Es hat eine bleibende Druckverformung bei 120°C über 72 Stunden von 50% oder weniger.
- iii) Der Youngsche Modul (Anfangszugelastizitäts- Modul) als ein Maß der Flexibilität beträgt 2500 kgf/cm2 oder weniger.
- iv) Es weist keinen Fließpunkt auf.
- v) Es behält die Gummielastizität bis 120°C bei.
So sind die thermoplastischen Elastomere, die bei
der vorliegenden Erfindung verwendbar sind, in Überein
stimmung mit der Gummi betreffenden Definition, wie sie in
den ASTM Standards V. 28, Seite 756 (D1566) festgelegt ist.
Da das bei der vorliegenden Erfindung verwendbare thermo
plastische Elastomer die Eigenschaften der obigen Punkte (i)
bis (v) besitzt, läßt es sich hervorragend verarbeiten, ein
charakteristisches Merkmal ist auch, daß eine Vulkanisation
beim Formen nicht erforderlich ist, obwohl es sich wie
vulkanisiertes Gummi verhält.
Die Zusammensetzung der Komponenten des
thermoplastischen Elastomers, die bei der vorliegenden
Erfindung sowohl für das Material des Innenschlauchs als
auch für das Material des Außenmantels verwendbar sind, wird
nachstehend gezeigt.
Das bei der vorliegenden Erfindung verwendbare
thermoplastische Elastomer umfaßt nämlich eine Mischung
eines thermoplastischen Kunststoffs in einer Menge, die
ausreicht, um dem Elastomer eine Thermoplastizität zu
verleihen, und ein Gummi, von dem zumindest ein Teil
vulkanisiert ist, in einer Menge, die ausreicht, um dem
Elastomer eine gummiähnliche Flexibilität zu verleihen,
wobei die Komponente des thermoplastischen Kunststoffs
zumindest eine kontinuierliche Phase (eine Matrix-Phase)
bildet und zumindest die Gummi-Komponente als diskontinu
ierliche Phase (als disperse Phase) in der kontinuierlichen
Phase vorliegt.
Übrigens kann das thermoplastische Elastomer auch
eine sogenannte "Salamistruktur" aufweisen, bei welcher der
thermoplastische Kunststoff außerdem in der diskontinuier
lichen Phase (Gummi-Phase) dispergiert sein kann, und
ähnliches.
Die Art der Komponente des thermoplastischen
Kunststoffs und die Art der Gummi-Komponente in dem
thermoplastischen Elastomer werden so ausgewählt, daß sie
für die vorliegende Erfindung geeignet sind. Wie bereits
erwähnt, wird bei der zweiten Ausbildungsform der
vorliegenden Erfindung für den Innenschlauch ein thermo
plastischer Polyester-Kunststoff und die vulkanisierte
Zusammensetzung eines acrylgruppenhaltigen Gummis verwendet.
Das Mischungsverhältnis kann in geeigneter Weise bestimmt
werden, vorzugsweise jedoch kann ein thermoplastisches
Elastomer, das für die Kombination des Innenschlauchs und
des Außenmantels des Schlauchs gemäß der vorliegenden
Erfindung geeignet ist, erhalten werden, wenn das
Gewichtsverhältnis des thermoplastischen Kunststoffs zu dem
Gummi zwischen 75/25 und 25/75, noch mehr bevorzugt
zwischen 70/30 und 30/70 liegt.
Bezüglich der Form der Dispersion ist zu sagen, daß
der Teilchendurchmesser des Gummis, das die diskontinuier
liche Phase bildet, vorzugsweise 50 µm oder weniger beträgt,
mehr bevorzugt 20 µm oder weniger, am meisten bevorzugt 5 µm
oder weniger.
Der thermoplastische Kunststoff, der bei der ersten
Ausbildungsform der vorliegenden Erfindung das für den
Innenschlauch und den Außenmantel verwendbare und bei der
zweiten Ausbildungsform das für den Außenmantel verwendbare
thermoplastische Elastomer bildet, kann ein üblicher
thermoplastischer Kunststoff sein, und Beispiele für solche
thermoplastischen Kunststoffe sind Polyolefine wie
Polyethylen und Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polyamide,
Polyester und ähnliche.
Bei der zweiten Ausbildungsform der vorliegenden
Erfindung wird ein thermoplastischer Polyester-Kunststoff
als thermoplastischer Kunststoff zur Bildung des
Innenschlauchs verwendet.
Typische Beispiele für thermoplastische Polyester
harze umfassen Polyethylenterephthalat, Polybutylentere
phthalat, und thermoplastische Kunststoffe und thermoplas
tische Elastomere von Block- und/oder Pfropfcopolymeren
dieser Kunststoffe als Komponenten.
Besonders bevorzugt ist ein thermoplastisches
Polyester-Elastomer, da es eine hervorragende Flexibilität
ergibt. Noch spezieller kann ein Copolymer-Elastomer, das
Polybutylenterephthalat als ein hartes Segment und Poly
tetramethylenglykol und/oder Polycaprolactam als ein weiches
Segment als geeignetes Beispiel genannt werden.
Das Gummi, welches das thermoplastische Elastomer,
das bei der ersten Ausbildungsform der vorliegenden
Erfindung für den Innenschlauch und den Außenmantel und bei
der zweiten Ausbildungsform für den Außenmantel verwendbar
ist, kann irgendein übliches Gummi sein, und Beispiele für
solche Gummis sind natürliches Gummi (R), ein Polyisopren-
Gummi (IR), ein Butadiengummi (BR), ein Styrol-Butadien-
Copolymergummi (SBR), ein Gummi vom Butyl-Typ (IIR, Cl-IIR,
Br-IIR), ein Chloroprengummi (CR), ein Ethylen-Propylen-
(Dienmonomer)-Copolymergummi (EPM, EPDM), ein Acrylnitril-
Butadien-Copolymergummi (NBR), ein chloriertes Polyethylen
gummi (CM), ein chlorsulfonyliertes Polyethylengummi (CSM),
ein Acrylgummi (ACM, ANM), ein Epichlorhydringummi (CO,
ECO), ein copolymeres Gummi vom Ethylen-Acrylat-Typ (AEM),
ein Ethylen-Vinylacetat-Acrylat (Acrylsäureester)-ternäres
Copolymergummi (ER), ein hydriertes Acrylnitril-Butadien-
Copolymer (HNBR) und ähnliche.
Andererseits wird ein acrylgruppenhaltiges Gummi
als das Gummi verwendet, welches das thermoplastische
Elastomer für den Innenschlauch bei der zweiten
Ausbildungsform der vorliegenden Erfindung bildet.
Beispiele für ein acrylgruppenhaltiges Gummi sind
ein Acrylgummi, ein Ethylen-Acrylat-Copolymergummi, ein
Ethylen-Vinylacetat-Acrylat ternäres Copolymergummi und
ähnliche. Die Bezeichnung "acrylgruppenhaltiges Gummi", das
bei der zweiten Ausbildungsform der vorliegenden Erfindung
verwendbar ist, umfaßt solche Gummis, welche durch
Copolymerisation von Monomeren, die aus Acrylverbindungen
mit einer vulkanisierbaren Gruppe an ihrer Hauptkette
und/oder an ihrer Seitenkette bestehen, wie Glycidylether
und ähnliche, erhalten werden.
Zwei oder mehrere Arten dieser Kunststoffe oder
Gummis können in Kombination verwendet werden.
Die Komponenten, welche das bei der vorliegenden
Erfindung verwendbare thermoplastische Elastomer bilden,
sind der obenerwähnte thermoplastische Kunststoff und das
obenerwähnte Gummi, und in so einem thermoplastischen
Elastomer ist zumindest ein Teil der das Elastomer bildenden
Gummikomponente vulkanisiert.
Das obenerwähnte thermoplastische Elastomer kann
hergestellt werden, indem die geschmolzenen Produkte des
obenerwähnten Kunststoffs und Gummis in einem Banbury-
Mischer, einem Blabender-Mischer oder in einer bestimmten
Sorte von Knetmaschinen/Extrudern (im gleichen Sinn/im
Gegensinn rotierender Extruder) gehalten werden, schließlich
geknetet und die Gummiphase dispergiert wird, ferner ein
Vulkanisierungsmittel zugesetzt wird und die Mischung bei
einer Temperatur, welche die Vulkanisation beschleunigt,
mastiziert wird, bis die Vulkanisation vervollständigt ist.
So wird das thermoplastische Elastomer, das bei der
vorliegenden Erfindung verwendbar ist, durch Vulkanisierung
der Gummiphase hergestellt, wobei eine Mastizierung
durchgeführt wird, das heißt eine dynamische Vernetzung,
welche dynamisch die Vulkanisierung oder die dynamische
Vulkanisierung durchführt.
Das obenerwähnte thermoplastische Elastomer wird
auch als " dynamisch vulkanisiertes Gummi" oder als
"dynamisch vulkanisiertes thermoplastisches Gummi" wegen
seines charakteristischen Merkmals bei der Produktion,
nämlich der dynamischen Hitzebehandlung, bezeichnet.
Wegen seines Herstellungsverfahrens verhält sich
das thermoplastische Elastomer genauso wie vulkanisiertes
Gummi; und da zumindest die kontinuierliche Phase aus einer
Kunststoffphase besteht, kann während der Verformung und
Verarbeitung des thermoplastischen Elastomers eine der
Verarbeitung eines thermoplastischen Kunststoffs äquivalente
Methode angewandt werden.
Während der Herstellung eines solchen dynamisch
vulkanisierten Gummis kann das Vulkanisationssystem des
Gummis jedes übliche System sein, solange es imstande ist,
Gummi zu vulkanisieren, es wird jedoch, wenn das Gummi NR,
IR, BR oder SBR ist, bevorzugt ein Vulkanisierungsmittel
auf der Grundlage von Schwefel verwendet. Falls das Gummi
IIR, Cl-IIR oder Br-IIR ist, wird bevorzugt ein Vulkanisie
rungsmittel auf der Grundlage von Schwefel, eines
Kunststoffs oder eines Metalloxids, falls es CR ist, wird
bevorzugt ein Vulkanisierungsmittel auf der Grundlage von
Schwefel, eines Metalloxids oder von Thioharnstoff, falls
es EPDM ist, ein Vulkanisierungsmittel auf der Grundlage von
Schwefel, falls es EPM ist, ein Vulkanisierungsmittel auf
der Grundlage eines organischen Peroxids, falls es NBR ist,
ein Vulkanisierungsmittel auf der Grundlage von Schwefel
oder eines Metalloxids verwendet. Falls das Gummi CM ist,
wird bevorzugt ein Vulkanisierungsmittel auf der Grundlage
von Thioharnstoff, von Triazinthiol oder eines organischen
Peroxids, falls es CSM ist, ein Vulkanisierungsmittel auf
der Grundlage von Schwefel oder eines Metalloxids, falls es
es CM oder ANM ist, ein Vulkanisierungsmittel auf der Grundlage
eines polyfunktionellen Amins oder von Triazinthiol, falls
es CO oder ECO ist, wird Vulkanisierungsmittel auf der
Grundlage eines Metalloxids verwendet. Falls das Gummi AEM
ist, wird bevorzugt eine Vulkanisierungsmittel auf der
Grundlage eines polyfunktionellen Amins, eines Imidazols
oder von Triazinthiol, falls es ER ist, ein Vulkanisie
rungsmittel auf der Grundlage eines Imidazols oder von
Triazinthiol, und falls es HNBR ist, ein Vulkanisierungs
mittel auf der Grundlage von Schwefel, eines Metalloxids
oder eines organischen Peroxids verwendet.
Der Schlauch 1 gemäß der vorliegenden Erfindung
umfaßt den Innenschlauch 2, die verstärkende Schicht 3 und
den Außenmantel 4, wie in der Fig. 1 gezeigt wird. Die
verstärkende Schicht 3 ist nicht speziell beschränkt und
kann eine Schicht aus geflochtenen, spiralförmig
verlaufenden (oder gestrickten) Garnen aus Vinyonfaser, einer
Kunstseidefaser, einer Polyesterfaser, einer Polyamidfaser
(z. B. Nylon), einer aromatischen Polyamidfaser usw. sein,
oder aus Hartstahldrähten bestehen, in der gleichen Weise
wie die verstärkenden Schichten des Standes der Technik.
Bevorzugt hat der Innenschlauch 2 des Schlauchs 1
gemäß der vorliegenden Erfindung einen inneren Durchmesser
von 3 bis 30 mm, eine Dicke von 0,5 bis 4,0 mm und einen
äußeren Durchmesser von 4 bis 40 mm, obwohl das keine
Beschränkung darstellt.
Andererseits hat der Außenmantel des Schlauchs
einen inneren Durchmesser von 4 bis 40 mm, eine Dicke von
0,5 bis 4,00 mm und einen äußeren Durchmesser von 5 bis
50 mm.
Der Schlauch der vorliegenden Erfindung kann leicht
mit einem an sich wohlbekannten Verfahren hergestellt
werden, nämlich mit einem Strangpreßverfahren des
thermoplastischen Elastomers.
Die Spannung bei Dehnung um 25% (das heißt der 25%
Modul) des Innenschlauchs und des Außenmantels des so
hergestellten Schlauchs ist eine wichtige Bedingung für die
erste und zweite Ausbildungsform der vorliegenden Erfindung.
Obwohl diese Spannung nicht speziell begrenzt ist, liegt die
Spannung bei Dehnung um 25% im allgemeinen bevorzugt beim
Innenschlauch zwischen 5 und 100 kgf/cm2 und beim
Außenmantel zwischen 5 und 80 kgf/cm2.
Der Innenschlauch 2 und der Außenmantel 4 des
Schlauchs 1 gemäß der vorliegenden Erfindung bestehen aus
einer Kombination von thermoplastischen Elastomeren, die
einen Mp-Wert von 70 kgf/cm2 oder weniger bei der folgenden
Relationsformel (I) zwischen der Spannung und der Dicke des
Innenschlauchs und des Außenmantels des Schlauchs der
vorliegenden Erfindung bei ihrer Dehnung um 25% liefern, wie
bereits oben erwähnt wurde.
In der Formel bedeuten t1 und t2 die Dicke (mm) des
Innenschlauchs bzw. des Außenmantels (siehe Fig. 1) und
M1 und M2 die Spannung (kgf/cm2) bei Dehnung um 25% des
Innenschlauchs bzw. des Außenmantels.
Wenn der Innenschlauch und/oder der Außenmantel des
Schlauchs gemäß der vorliegenden Erfindung ein aus mehreren
Schichten bestehender Schlauch ist, wird die Summe der Werte
der Proportionen (Brüche) der Dicke eines Materials, das die
Dicke des mehrschichtigen Schlauchs bildet, zu der
Spannung bei Dehnung um 25% des mehrschichtigen Schlauchs
oder zu der Spannung bei Dehnung um 25% jedes Materials, aus
dem der mehrschichtige Schlauch besteht, addiert, oder mit
anderen Worten: Mi, das durch die folgende Formel (II)
definiert wird, kann als M1 und M2 der obigen Formel (I)
verwendet werden.
In der Formel bedeutet t1 die Dicke der Schicht (mm), die
den Innenschlauch oder den Außenmantel bildet, Mi die
Spannung (kgf/cm2) bei Dehnung um 25% der Schicht, die den
Innenschlauch oder den Außenmantel bildet, und j die Zahl
der Komponenten des mehrschichtigen Schlauchs.
Der Schlauch 1 gemäß der vorliegenden Erfindung
weist eine Flexibilität auf und seine Biegesteifigkeit
beträgt 1 kgf oder weniger und bevorzugt 0,8 kgf oder
weniger bei einem Krümmungsradius, der viermal den äußeren
Durchmesser des Schlauchs 1 beträgt. Wenn die Biege
steifigkeit größer als 1 kgf ist, besitzt der Schlauch eine
schlechtere Flexibilität und liegt außerhalb des
Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung.
Der Schlauch der vorliegenden Erfindung, der diese
Eigenschaften aufweist, kann unter Verwendung der
thermoplastischen Elastomere, welche die obenerwähnten
Eigenschaften aufweisen, als Materialien für den
Innenschlauch und den Außenmantel erhalten werden.
Der Schlauch gemäß der vorliegenden Erfindung ist
so flexibel wie ein Schlauch, der aus vulkanisiertem Gummi
besteht, und kann für die gleichen Zwecke angewendet werden
wie ein vulkanisierter Gummischlauch. Bei der zweiten
Ausbildungsform der Erfindung besitzt der Schlauch insbeson
dere eine hervorragende Hitzebeständigkeit zusätzlich zu
der Flexibilität.
Bei der ersten Ausbildungsform der vorliegenden
Erfindung wird der Typ der Komponente des vulkanisierten
Gummis im thermoplastischen Elastomer bevorzugt
entsprechend den Eigenschaften der Flüssigkeit innerhalb des
Schlauchs ausgewählt.
Wenn beispielsweise bei der ersten Ausbildungsform
der vorliegenden Erfindung der Innenschlauch mit einem
Mineralöl (oder einem hydraulischen Öl) in Kontakt kommt,
wie im Falle eines hydraulischen Schlauchs, wird als
Komponente des vulkanisierten Gummis im thermoplastischen
Elastomer, das den Innenschlauch des vorliegenden Schlauchs
bildet, vorzugsweise ein vulkanisiertes Produkt eines
Nitrilgummis wie NBR verwendet, um die Ölfestigkeit zu
verbessern.
Der Typ des thermoplastischen Elastomers, aus dem
der Innenschlauch und der Außenmantel des vorliegenden
Schlauchs bestehen, kann ebenso je nach den Anwendungsformen
des Schlauchs variiert werden, und alle üblichen
Zusatzstoffe wie Füllmittel, Stabilisatoren, Farbstoffe und
ähnliche können gegebenenfalls zugesetzt werden.
Die vorliegende Erfindung wird nunmehr durch die
folgenden Beispiele näher erläutert werden, auf die sie
jedoch keineswegs beschränkt wird.
Schläuche gemäß der ersten Ausbildungsform der
vorliegenden Erfindung (Beispiele 1 bis 6) und Schläuche
gemäß dem Stand der Technik (Vergleichsbeispiele 1 bis 3)
wurden unter Verwendung der Materialien, die in der
Tabelle 1 für den Innenschlauch, den Außenmantel
und die Verstärkungsschicht aufgeführt sind, gemäß dem unten
beschriebenen Verfahren hergestellt.
Das Material für den Innenschlauch wurde bis
zu einer vorbestimmten Dicke auf einem Nylon 6-Spritzdorn
von 6,0 mm ⌀ mittels eines Kunststoff-Extruders extrudiert, um
den Innenschlauch zu bilden.
Nach Beschichten des Innenschlauchs mit einem
bei Raumtemperatur aushärtenden Klebstoff vom Urethan-Typ
wurde eine vorbestimmte verstärkende Faserschicht mittels
einer Flechtmaschine gebildet.
Nach Beschichten der Verstärkungsschicht mit
einem bei Raumtemperatur aushärtenden Urethan-Klebstoff
wurde das Material für den Außenmantel bis zu einer
vorbestimmten Dicke mittels eines Kunststoff-Extruders
extrudiert, um den Außenmantel zu bilden.
Die Biegesteifigkeit jedes der auf diese Weise
hergestellten Schläuche wurde gemessen (bei einem
Krümmungsradius, der viermal den Außenradius des Schlauchs
betrug).
Getrennt davon wurden Folien aus den Materialien
des Innenschlauchs und des Außenmantels hergestellt, und die
Spannung bei ihrer Dehnung um 25% wurde in Übereinstimmung
mit dem JIS (Japanese Industrial Standard) K6301-Test für
geringe Dehnungsspannung gemessen.
Der Mp-Wert jeder Schlauchprobe wurde aus der
Spannung bei Dehnung um 25% (25% Modul) der Materialien für
den Innenschlauch und den Außenmantel und aus der Dicke des
Innenschlauchs und des Außenmantels der Schlauchprobe
berechnet. Die Resultate werden in der Tabelle 1 gezeigt.
Die Zusammensetzungen und die Eigenschaften des
thermoplastischen Elastomers werden in der Tabelle 2
gezeigt.
Fig. 2 zeigt die Relation zwischen Mp und der
Biegesteifigkeit. In der Fig. 2 stellt ein schwarzer Kreis
die Schläuche gemäß der ersten Ausbildungsform der
vorliegenden Erfindung (Beispiele 1 bis 6) und ein weißer
Kreis stellt die Schläuche der Vergleichsbeispiele
(Vergleichsbeispiele 1 bis 3) dar.
Wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, weisen Mp und
die Biegesteifigkeit eine Wechselbeziehung auf und zeigen
eine lineare Relation. Aus dieser Linie ist verständlich,
daß der Mp-Wert, mit dem eine Biegesteifigkeit von 1 kgf
oder weniger erhalten wird, bis zu 70 kgf/cm2 beträgt und
der Mp-Wert, mit dem eine Biegesteifigkeit von 0,8 kgf oder
weniger erreicht wird, bis zu 50 kgf/cm2 beträgt.
Schläuche gemäß der zweiten Ausbildungsform der
vorliegenden Erfindung (Beispiele 7 bis 10) wurden in der
gleichen Weise hergestellt wie die des Beispiels 1.
Die Biegesteifigkeit bei einem Krümmungsradius, der
das Vierfache des Außendurchmessers des Schlauchs beträgt,
wurde für jeden der erhaltenen Schläuche auf die gleiche
Weise wie im Beispiel 1 gemessen. Außerdem wurden Folien aus
den Materialien des Innenschlauchs bzw. des Außenmantels
hergestellt, und die Spannung bei ihrer Dehnung um 25% (25%
Modul) wurde gemessen, um den Mp-Wert für jeden der
Schläuche zu berechnen.
Der Test für die Biegesteifigkeit wurde für jeden
der Schläuche in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 gemäß
der zweiten Ausbildungsform der vorliegenden Erfindung,
nämlich für die Schläuche der Vergleichsbeispiele 1 bis 3
und für die Schläuche der Beispiele 1 und 2 der vorliegenden
Erfindung durchgeführt, und ein Destruktivtest wurde für
jeden dieser Schläuche bei 20, 100, 120 und 140°C in
Übereinstimmung mit einem JIS K6349 Druckfestigkeitstest
(Bruchtest) durchgeführt.
Wie in der Tabelle 3 gezeigt wird, waren die
Biegesteifigkeiten der Schläuche in allen Vergleichs
beispielen 1 bis 3 wie bei Schläuchen des Standes der
Technik höher als 1 kgf, und von diesen Schläuchen könnte
man nicht behaupten, daß sie eine hohe Flexibilität
aufweisen.
Die Schläuche der Beispiele 1 und 2 gemäß der
ersten Ausbildungsform der vorliegenden Erfindung weisen
eine hervorragende Flexibilität auf. Obwohl diese Schläuche
in dieser Hinsicht für die gleichen Anwendungen wie die
Schläuche aus vulkanisiertem Gummi verwendet werden könnten,
hatten sie ein Problem bezüglich der Hitzebeständigkeit bei
hohen Temperaturen von 120°C und darüber.
Die Schläuche der Beispiele 7 bis 10 gemäß der
zweiten Ausbildungsform der vorliegenden Erfindung hatten
eine hervorragende Biegesteifigkeit von 1 kgf und darunter
und hatten auch eine hervorragende Haltbarkeit selbst bei
einer hohen Temperatur von 120°C und darüber. Daraus konnte
man ersehen, daß diese Schläuche sowohl eine hervorragende
Flexibilität als auch eine hervorragende Hitzebeständigkeit
aufweisen.
Der Schlauch gemäß der vorliegenden Erfindung ist
ebenso flexibel wie ein Schlauch aus vulkanisiertem Gummi
oder weist eine höhere Hitzebeständigkeit auf. Überdies sind
die Produktionskosten niedriger, da der Schlauch gemäß der
vorliegenden Erfindung sehr leicht und einfach hergestellt
werden kann, und der Schlauch kann für die gleichen
Anwendungszwecke verwendet werden wie ein Schlauch aus
vulkanisiertem Gummi.
Claims (6)
1. Ein Schlauch, der zumindest einen Innenschlauch,
eine verstärkende Schicht und einen Außenmantel umfaßt, in
dem (i) der Innenschlauch und der Außenmantel unabhängig
voneinander aus einem thermoplastischen Elastomer bestehen,
das einen thermoplastischen Kunststoff, in dem
vulkanisiertes Gummi dispergiert ist, umfaßt, (ii) Mp, das
durch die nachfolgende Formel (I) definiert wird, nicht
größer als 70 kgf/cm2 ist, und (iii) die Biegesteifigkeit
des Schlauchs bei einem Krümmungsradius, der viermal so groß
ist wie der äußere Durchmesser des Schlauchs, nicht größer
als 1 kgf ist:
worin t1 und t2 die Dicke (mm) des Innenschlauchs bzw. des
Außenmantels, und M1 und M2 die Spannung (kgf/cm2) bei
Dehnung um 25% des Innenschlauchs bzw. des Außenmantels
bedeuten.
2. Ein Schlauch gemäß Anspruch 1, in dem der
genannte Innenschlauch aus einem thermoplastischen
Polyesterkunststoff besteht, der eine dispergierte
Zusammensetzung von vulkanisiertem acrylgruppenhaltigem
Gummi enthält.
3. Ein Schlauch gemäß Anspruch 1, in dem Mp,
definiert durch die Formel (I), 5 bis 50 kgf/cm2 beträgt.
4. Ein Schlauch gemäß Anspruch 1, in dem das
Gewichtsverhältnis des thermoplastischen Kunststoffs zu dem
Gummi 75/25 bis 25/75 ist,
5. Ein Schlauch gemäß Anspruch 1, in dem der
thermoplastische Kunststoff ein Polyolefin, ein
Polyvinylchlorid, ein Polyamid oder ein Polyester ist.
6. Ein Schlauch gemäß Anspruch 1, in dem das
dispergierte vulkanisierte Gummi in der Form von Teilchen
vorliegt, die eine Größe von 50 µm oder weniger besitzen.
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