DE4404099C2 - Verstärkter Gummischlauch - Google Patents

Verstärkter Gummischlauch

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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen verstärkten Gummischlauch und insbesondere auf einen verstärkten Gummi­ schlauch mit einer Schicht aus Ethylen-Propylen-Kautschuk auf der Außen- oder Innenseite einer faserverstärkenden Schicht. Der verstärkte Gummischlauch gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt Bremsschläuche, Heizschläuche und Wasserschläuche.
Herkömmliche Bremsschläuche haben eine mit einer Schicht aus Ethylen/Propylen-Kautschuk (nachfolgend als EPR-Schicht be­ zeichnet) bedeckte faserverstärkende Schicht, wie in der Japa­ nischen Offenlegungsschrift Nr. 200688/1986 beschrieben. Ethylen-Propylen-Kautschuk wird aufgrund seiner guten Wetter-, Ozon- und Hitzebeständigkeit verwendet. Die faserverstärkende Schicht ist im allgemeinen aus einem faserartigen Verstär­ kungsmaterial aus einem polaren Polymerwerkstoff wie Poly­ vinylalkohol (PVA)-Fasern, Polyamid-Fasern und Polyester(PET)- Fasern hergestellt. Diese Fasern haften jedoch nicht gut an der unpolaren EPR-Schicht. Aus diesem Grund ist es allgemein verbreitete Praxis, das faserartige Verstärkungsmaterial (gewöhnlich durch Eintauchen) mit einem Klebstoff wie Resorcin-Formalin-Kautschuklatex (RFL) zu behandeln, bevor es zu der faserverstärkenden Schicht gebildet wird.
In der DE 36 07 874 C2 ist ein Hochdruckgummischlauch be­ schrieben, der als Bremsschlauch verwendet werden kann und eine oder mehrere eingebettete Verstärkungsschicht(en) aufweist, mit wenigstens einer Außenschicht aus dem Vulkanisationsprodukt eines Ethylen-α-Olefin/Dien-Copolymerisats (EPDM).
Als Material für die Verstärkungsschicht bzw. die Verstärkungs­ schichten wird ein Gewirk aus Vinylon (einer synthetischen Faser aus Polyvinylalkohol und Aldehyd), Reyon oder Polyester vorge­ schlagen. Als α-Olefin für die wenigstens eine Außenschicht kann u. a. Propylen verwendet werden.
Für einen Bremsschlauch wird z. B. folgender Aufbau (von innen nach außen) vorgeschlagen:
eine innerste, erste Schicht aus Styrolbutadienkautschuk,
eine Verstärkungsschicht aus einem Gewirk aus Vinylon, Reyon oder Polyester,
eine dritte Schicht aus Naturkautschuk, EPDM oder Butyl­ kautschuk,
eine weitere Verstärkungsschicht, und
eine äußere Schicht aus EPDM.
In der DE 37 00 211 A1 ist ein mehrlagiger Gummischlauch be­ schrieben, der aus einer innersten Schicht aus Gummi oder gummi­ ähnlichem Material, darauf aufgebrachten Festigkeitsträgern aus textilen Werkstoffen wie Polyester, Aramid oder Draht und einer Außenschicht aus thermoplastischem Kautschuk besteht. Zur bes­ seren Bindung der Außenschicht wird zwischen Außenschicht und Festigkeitsträger eine Haftpaste auf Basis von Harzen oder Kautschukabkömmlingen aufgebracht, die die Festigkeitsträger durchdringt.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verstärkten Gummischlauch zur Verfügung zu stellen, bei dem die Notwendig­ keit vermieden wird, das faserartige Verstärkungsmaterial mit einem Klebstoff zu behandeln, bevor es zu der faserverstärken­ den Schicht geformt wird. Die vorliegende Erfindung wird durch einen verstärkten Gummischlauch mit einer faserverstärkenden Schicht und einer auf ihrer Außen- oder Innenfläche gebildeten Ethylen-Propylen-Kautschukschicht verwirklicht, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die zwei Schichten durch eine extrudierte Klebstoffschicht aus Butylkautschuk miteinander verbunden sind.
Der einzigartige Aufbau des verstärkten Gummischlauchs gemäß der vorliegenden Erfindung sorgt für bessere Herstellung und physikalische Eigenschaften im Vergleich zu erhältlichen Gummischläuchen. Durch die durch Extrusion gemäß der vorlie­ genden Erfindung gebildete feste Bindung wird beispielsweise die Notwendigkeit vermieden, das faserartige Verstärkungsmate­ rial mit einem getrennten Klebstoff zu behandeln. Zusätzlich addiert sich die Auftragung einer wahlweise zusätzlichen Kleb­ stoffschicht im wesentlichen nicht zu der Anzahl der Verarbei­ tungsschritte, da sie zur selben Zeit, bei der die EPR-Schicht gebildet wird, gebildet werden kann. Ferner hat, da die extru­ dierte Klebstoffschicht aus Butylkautschuk (IIR) eine niedrige Gasdurchlässigkeit hat, der verstärkte Gummischlauch gemäß der vorliegenden Erfindung eine niedrige Wasserdampfdurchlässig­ keit, was ihn für die Verwendung als ein Bremsschlauch, der nicht von Wasserdampf durchdrungen werden sollte, geeignet macht.
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel für den Bremsschlauch gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die Erfindung wird in näherem Detail unter Bezug auf die be­ gleitende beispielhafte Zeichnung, die einen Bremsschlauch mit zwei faserverstärkenden Schichten zeigt, beschrieben. Obwohl ein Bremsschlauch als Beispiel angegeben wird, wird die vor­ liegende Erfindung so verstanden, daß sie einen verstärkten Gummischlauch und ein Verfahren zur Herstellung des verstärk­ ten Gummischlauchs zur Verfügung stellt, die beide eine breite Anwendbarkeit finden. Demgemäß ist die vorliegende Erfindung durch die folgenden Beispiele weder in Umfang noch in Anwend­ barkeit eingeschränkt.
Der Bremsschlauch gemäß der vorliegenden Erfindung, wie in Fig. 1 gezeigt, ist aus fünf Schichten aufgebaut: einer inneren EPR-Schicht (1), einer PET-faserverstärkenden Schicht (3), ei­ ner Zwischenschicht (5) aus Naturkautschuk (NR), einer PVA-fa­ serverstärkenden Schicht (7) und einer äußeren EPR-Schicht (9). Der Bremsschlauch ist mit einer Schlauchklemme (11) aus­ gestattet.
In diesem Beispiel sind die äußere EPR-Schicht (9) und die PVA-faserverstärkende Schicht (7) durch eine extrudierte Kleb­ stoffschicht (13) aus Butylkautschuk (IIR), die zwischen sie geschoben ist, miteinander verbunden. Die innere EPR-Schicht (1) und die PET-faserverstärkende Schicht (3) können auch durch eine zwischen sie geschobene Klebstoffschicht miteinan­ der verbunden sein. In diesem Beispiel ist dies jedoch nicht nötig, da die innere EPR-Schicht (1) weniger als die äußere EPR-Schicht (9) verformt wird, wenn die Schlauchklemme (11) befestigt wird, und daher muß die innere EPR-Schicht (1) nicht so fest wie die die äußere EPR-Schicht (9) an der faserver­ stärkenden Schicht anhaften.
Der gemäß der vorliegenden Erfindung verwendete EPR ist vor­ zugsweise ein Ethylen-α-Olefin-nichtkonjugiertes Dien Terpoly­ mer (amorph). Es kann jedoch ein Ethylen-α-Olefin-Bipolymer (amorph) sein.
Der gemäß der vorliegenden Erfindung verwendete IIR ist ein mit einer kleinen Menge (0,6 bis 2,5 Mol-%) Isopren, vorzugs­ weise 1,5 bis 2,0 Mol-% Isopren copolymerisiertes Universal- Isobutylen.
Der in der extrudierten Klebstoffschicht (13) gemäß der vor­ liegenden Erfindung verwendete IIR ist vorzugsweise mit Ruß, Verfahrensöl und Vulkanisiermittel und anderen, dem Fachmann bekannten Bestandteilen vermischt. Die sich ergebende Kautschukverbindung kann gegebenenfalls mit einem integrierten Klebstoff vermischt werden, um die Haftfähigkeit an der äuße­ ren EPR-Schicht (9) zu verbessern. Der integrierte Klebstoff kann beispielsweise RFL und Maleinsäureanhydrid-modifiziertes Polybutadien umfassen. Solch ein integrierter Klebstoff sollte vorzugsweise in einer Menge von 3 bis 15 Gewichtsteilen auf 100 Gewichtsteile Kautschukbestandteil verwendet werden.
Die extrudierte Klebstoffschicht (13) und die äußere EPR- Schicht (9) sind durch Coextrusion auf der zweiten faserver­ stärkenden Schicht (7) gebildet. Wenn der Schlauch vulkani­ siert wird (entweder kontinuierlich oder satzweise), bindet die extrudierte Klebstoffschicht (13) die äußere EPR-Schicht (9) und die zweite faserverstärkende Schicht (7) fest aneinan­ der. Die extrudierte Klebstoffschicht (13) sollte vorzugsweise ungefähr 0,2 mm bis ungefähr 0,4 mm dick sein.
Der Bremsschlauch in diesem Beispiel hat die innere und dazwi­ schenliegende Kautschukschicht (1 und 5) und die erste faser­ verstärkende Schicht (3), die in einer Weise, die dem Fachmann bekannt ist, gebildet ist. Das heißt, daß die Kautschukschich­ ten aufeinanderfolgend durch Extrusion gegebenenfalls unter Verwendung eines Dorns gebildet sein können, und die faserver­ stärkende Schicht kann durch Flechten oder spiralförmiges Stricken gebildet sein.
Der Umfang der vorliegenden Erfindung ist nicht auf den vor­ stehend erklärten Bremsschlauch beschränkt, sondern man er­ kennt, daß sie Hoch- und Mitteldruck-verstärkte Gummischläu­ che, die eine oder mehrere faserverstärkende Schichten und EPR-Schichten auf der Außen- oder Innenseite der faserverstär­ kenden Schicht haben, zur Verfügung stellt. Ein Fachmann wird anerkennen, daß der für die Kautschukschicht verwendete EPR durch anderen geeigneten Kautschuk ersetzt werden kann. Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zur Herstel­ lung der beschriebenen Hoch- und Mitteldruck-verstärkten Gum­ mischläuche zur Verfügung.
Beispiele
Die vorliegende Erfindung wird unter Bezug auf die folgenden Beispiele näher beschrieben, wobei Mengen als Gewichtsteile, wenn nicht anders erwähnt, ausgedrückt sind.
Die EPR- und IIR-Schichten wurden aus den folgenden Verbindun­ gen hergestellt.
EPDM-Verbindung
EPDM (Ethylengehalt: 54%, Jodzahl: 12)
100 Teile
Ruß (MAF) 130 Teile
Verfahrensöl (paraffinisch) 90 Teile
Zinkoxid 4,5 Teile
Stearinsäure 3 Teile
Schwefel 0,5 Teile
Vulkanisationsbeschleuniger 2 Teile
IIR(a)-Verbindung
IIR (Isoprengehalt: 2,0 Mol-%)
100 Teile
Ruß (MAF) 70 Teile
Zinkoxid 5 Teile
Stearinsäure 1 Teil
Schwefel 0,5 Teile
Vulkanisationsbeschleuniger 2 Teile
IIR(b)-Verbindung
IIR (Isoprengehalt: 2,0 Mol-%)
100 Teile
Ruß (MAF) 56 Teile
Verfahrensöl (paraffinisch) 6 Teile
Zinkoxid 5 Teile
Stearinsäure 1 Teil
Schwefel 0,5 Teile
Vulkanisationsbeschleuniger 2 Teile
Klebstoff (RFL) 4 Teile
Test der Haftfestigkeit zwischen PVA-Garn und der IIR-Schicht
Ein Laminat wurde durch Miteinanderverbinden der folgenden Schichten hergestellt. Als faserverstärkende Schicht wurden ein Leinengewebe (mit einer Dimension von 27 X 27 auf 2,54 cm) aus unbehandeltem PVA-Garn und eine Kautschuk-Schicht aus ei­ ner 1 mm dicken Folie aus der vorstehend erwähnten Verbindung von EPDM, IIR(a) oder IIR(b) verwendet. Nach 30 Minuten Vulka­ nisation unter Druck bei 150°C wurde das Laminat in 10 mm breite Probestücke geschnitten. Das Probestück wurde auf Ab­ schälfestigkeit gemäß JIS K6301 (Abschältest bei 180°C und einer Ziehrate von 50 mm/min) geprüft. Das Probestück aus EPDM ergab eine Abschälfestigkeit von 0,90 kg/cm. Die Probestücke aus IIR(a) und IIR(b) ergaben eine Abschälfestigkeit von 2,00 kg/cm bzw. 2,15 kg/cm. Ein Laminat, bestehend aus Leinenbindung aus mit RFL behandeltem PVA-Garn und der EPDM- Schicht ergab eine Abschälfestigkeit von 2,00 kg/cm.
Test der Haftfestigkeit zwischen IIR-Schicht und EPDM-Schicht
Ein Laminat wurde durch Miteinanderverbinden der folgenden Schichten hergestellt. Eine Kautschukschicht aus der vorste­ hend erwähnten EPDM-Verbindung (0,8 mm dicke Folie) und eine Kautschukschicht aus der vorstehend erwähnten IIR(a)-Verbin­ dung oder IIR(b)-Verbindung (0,2 mm dicke Folie) wurden ver­ wendet. Nach 30 Minuten Vulkanisation unter Druck bei 150°C wurde das Laminat in 10 mm breite Probenstücke geschnitten. Das Probestück wurde auf Abschälfestigkeit gemäß JIS K6301 (Abschältest bei 180°C und einer Ziehrate von 50 mm/min.) ge­ prüft. Das Probestück aus IIR(a) ergab eine Abschälfestigkeit von 4,4 kg/cm. Das Probestück aus IIR(b) ergab eine Abschälfe­ stigkeit von 6,2 kg/cm. Ein Fachmann wird anerkennen, daß diese Proben in ausreichendem Maße hohe Abschälfestigkeiten bereitstellen.
Gasdurchlässigkeit von jeder Kautschukschicht
Eine 1 mm dicke Kautschukfolie wurde aus sowohl der EPDM-Ver­ bindung als auch der IIR(a)-Verbindung hergestellt. Die Kautschukfolie wurde 3 Minuten unter Druck bei 150°C vulkani­ siert. Jedes Probestück der vulkanisierten Kautschukschicht wurde verwendet, um einen Behälter mit 17 ccm Wasser zu schließen. Der Behälter wurde 20 Tage lang bei 70°C stehenge­ lassen. Die Gewichtsveränderung des Behälters wurde gemessen. Der Gewichtsverlust für EPDM betrug 1,8 g, wohingegen der für IIR(a) nur 0,4 g betrug.
Der gesamte Inhalt der hier zitierten Dokumente ist hiermit durch Bezugnahme hier eingeschlossen.
Zusammenfassend wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein ver­ stärkter Gummischlauch mit einer Schicht aus Ethylen-Propylen- Kautschuk auf der Außen- oder Innenseite einer faserverstär­ kenden Schicht zur Verfügung gestellt. Die zwei Schichten sind durch eine extrudierte Klebstoffschicht aus Butylkautschuk, die nach Vulkanisation eine hohe Bindungsfestigkeit entfaltet, fest aneinandergebunden. Dadurch wird die Notwendigkeit ver­ hindert, das faserartige Verstärkungsmaterial (im allgemeinen durch Eintauchen) mit einem Klebstoff zu behandeln, bevor es geflochten oder gestrickt wird.

Claims (16)

1. Verstärkter Gummischlauch mit einer faserverstärkenden er­ sten Schicht und einer auf deren Außen- oder Innenseite ge­ bildeten zweiten Schicht aus Ethylen-Propylenkautschuk, wobei die erste und zweite Schicht durch eine dritte Schicht, eine extrudierte Klebstoff-Schicht aus Butylkautschuk, miteinander verbunden sind.
2. Verstärkter Gummischlauch nach Anspruch 1, wobei der Ethylen-Propylen-Kautschuk der zweiten Schicht ein Ethylen-α-Olefin-nichtkonjugiertes Dien Copolymer ist.
3. Verstärkter Gummischlauch nach Anspruch 2, wobei die faser­ verstärkende erste Schicht ein faserartiges Verstärkungsmate­ rial aus polarem Polymerwerkstoff umfaßt.
4. Verstärkter Gummischlauch nach Anspruch 3, wobei die faser­ verstärkende erste Schicht ein Polyvinylalkoholgarn umfaßt.
5. Verstärkter Gummischlauch nach Anspruch 4, wobei der Butyl­ kautschuk der extrudierten dritten Schicht aus Klebstoff 1,5 bis 2,0 Mol-% Isopren umfaßt.
6. Verstärkter Gummischlauch nach Anspruch 5, wobei der Butyl­ kautschuk ferner einen integrierten Klebstoff umfaßt.
7. Verstärkter Gummischlauch nach Anspruch 6, wobei der inte­ grierte Klebstoff Resorcin-Formalin-Latex ist.
8. Verstärkter Gummischlauch nach Anspruch 6, wobei der inte­ grierte Klebstoff Maleinsäureanhydrid-modifiziertes Poly­ butadien ist.
9. Verstärkter Gummischlauch nach Anspruch 3, wobei der Butyl­ kautschuk der extrudierten dritten Schicht aus Klebstoff 1,5 bis 2,0 Mol-% Isopren enthält.
10. Verstärkter Gummischlauch nach Anspruch 9, wobei der Butylkautschuk ferner einen integrierten Klebstoff umfaßt.
11. Verstärkter Gummischlauch nach Anspruch 10, wobei der in­ tegrierte Klebstoff Resorcin-Formalin-Latex ist.
12. Verstärkter Gummischlauch nach Anspruch 10, wobei der in­ tegrierte Klebstoff Maleinsäureanhydrid-modifiziertes Poly­ butadien ist.
13. Verstärkter Gummischlauch, zusammengesetzt aus einer inne­ ren Kautschukschicht aus Ethylen-Propylen-Kautschuk, einer er­ sten faserverstärkenden Schicht aus Polyestergarn, einer Kautschukzwischenschicht aus Naturkautschuk (NR), einer zwei­ ten faserverstärkenden Schicht aus Polyvinylalkoholgarn und einer äußeren Kautschukschicht aus Ethylen-Propylen-Kautschuk, wobei die äußere Kautschukschicht und die zweite faserverstär­ kende Schicht durch eine extrudierte Klebstoffschicht aus Butylkautschuk miteinander verbunden sind.
14. Verstärkter Gummischlauch nach Anspruch 13, wobei der Butylkautschuk mit einem integrierten Klebstoff vereinigt ist.
15. Verstärkter Gummischlauch nach Anspruch 14, wobei der in­ tegrierte Klebstoff Resorcin-Formalin-Latex ist.
16. Verstärkter Bremsschlauch, zusammengesetzt aus einer inne­ ren Kautschukschicht aus Ethylen-Propylen-Kautschuk, einer er­ sten faserverstärkenden Schicht aus Polyestergarn, einer Kautschukzwischenschicht aus Naturkautschuk (NR), einer zwei­ ten faserverstärkenden Schicht aus Polyvinylalkoholgarn und einer äußeren Kautschukschicht aus Ethylen-Propylen-Kautschuk, wobei die äußere Kautschukschicht und die zweite faserverstär­ kende Schicht durch eine extrudierte Klebstoffschicht aus Butylkautschuk miteinander verbunden sind.
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