DE60031355T2

DE60031355T2 - Schlauch mit innenliegender HNBR-Lage

Info

Publication number: DE60031355T2
Application number: DE60031355T
Authority: DE
Inventors: Carol Lynn Sun Prairie Ainsworth
Original assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Current assignee: VEYANCE TECHNOLOGIES, INC., FAIRLAWN, OHIO, US
Priority date: 1999-12-13
Filing date: 2000-12-04
Publication date: 2007-08-30
Anticipated expiration: 2020-12-05
Also published as: EP1108528A3; JP2001221381A; EP1108528B1; CA2316127A1; BR0005710A; EP1108528A2; CA2316127C; AR026692A1; JP4836319B2; DE60031355D1

Description

Hintergrund der Erfindung
Ein großer Teil von derzeit bei Kraftfahrzeuganwendungen eingesetzten Benzinbrennstoffschläuchen ist eine mehrlagige Struktur. Die innerste röhrenförmige Schicht des Schlauchs ist aus einem Elastomermaterial gebildet, das dazu gedacht ist, das Fluid in dem Schlauch zu halten. Zwischen der Innenseele und der äußeren Elastomerdecke befindet sich eine Sperrschicht. Bei anderen Brennstoffschläuchen ist die Sperrschicht die innerste röhrenförmige Schicht (als Schlauch mit Innenbeschichtung bekannt), wobei das Elastomermaterial außerhalb solcher Sperrschicht angeordnet ist. Dieselsysteme haben keine Permeationsanforderung, da Dieselbrennstoff nicht so flüchtig ist wie Benzin. Daher benötigt er keine Sperrschicht, jedoch muss der Schlauch trotzdem beständig gegen Dieselbrennstoff sein.
EP-A-1048453 beschreibt einen Schlauch mit einer HNBR enthaltenden Gummischicht, mit einer Mooney-Viskosität im Bereich von 60 bis 120, einer Schicht aus angespanntem Verstärkungsmaterial und einer elastischen Schlauchdecke.
JP-A-06-190975 beschreibt einen Schlauch gemäß der Einleitung von Anspruch 1.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist ein Schlauch gemäß Anspruch 1 offenbart.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen Schlauchs.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Wenn ein Schlauch, beispielsweise wie in 1 gezeigt, produziert wird, wird die Innenseele (1) oder der röhrenförmige Kern der vorliegenden Erfindung aus hydriertem Acrylnitril-Butadienkautschuk (NBR) gebildet.
Verschiedene hydrierte Acrylnitril-Butadienkautschuke können verwendet werden. Beispielsweise können die Mooney-Viskosität (M/L 1+4 bei 100°C) und der Acrylnitrilgehalt schwanken, abhängig von der Verwendung des Schlauchs. Geeignete Beispiele hydrierten Acrylnitril-Butadienkautschuks könenn eine Mooney-Viskosität von so niedrig wie 60 bis so hoch wie 120 aufweisen. Der Acrylnitrilgehalt kann sich von so niedrig wie 15 Prozent bis auf so hoch wie 60 Prozent belaufen. Die restlichen Doppelbindungen können sich auf 0 bis 20 Prozent belaufen. Repräsentative Acrylnitrilkautschuke, die von Nippon Zeon Company kommerziell erhältlich sind, umfassen eine unter der Zetpol^TM-Linie vermarktete Produktfamilie, wie etwa Zetpol^TM 1020 (Mooney-Wert 78 und Acrylnitrilgehalt 45 Prozent), Zetpol^TM 2010 (Mooney-Wert 85 und Acrylnitrilgehalt 37 Prozent) und Zetpol^TM 2020 (Mooney-Wert 78 und Acrylnitrilgehalt 37 Prozent). Eine andere Familie kommerziell erhältlicher hydrierter Acrylnitril-Butadienkautschuke werden unter der Bezeichnung Therban^TM von Bayer vermarktet. Repräsentative Beispiele verschiedener Qualitätsgrade der Therban^TM-Linie umfassen Therban^TM C 3446 (Acrylnitrilgehalt 34 Gew.-%, 58 Mooney-Viskosität und 4 Prozent Rest-Doppelbindungen), Therban^TM C 3467 (Acrylnitrilgehalt 34 Prozent, 68 Mooney-Viskosität, 5,5 Prozent Rest-Doppelbindungen), Therban^TM C 3850 (Acrylnitrilgehalt 36 Prozent, 87 Mooney-Viskosität und 2 Prozent Rest-Doppelbindungen), Therban^TM XO 534B (Acrylnitrilgehalt 36 Prozent, 66 Mooney-Viskosität, 2 Prozent Rest-Doppelbindungen), Therban^TM C 4550 (Acrylnitrilgehalt 43 Prozent, 95 Mooney-Viskosität und 5,5 Prozent Rest-Doppelbindungen) und Therban^TM XIV 532C (Acrylnitrilgehalt 43 Prozent, 70 Mooney-Viskosität und 5,5 Prozent Rest-Doppelbindungen).
Zusätzlich zu dem Vorangehenden kann die hydrierte NBR-Kautschukzusammensetzung konventionelle Additive enthalten, einschließlich Verstärkungsmitteln, Füllstoffen, Peptisatoren, Pigmenten, Stearinsäure, Beschleunigern, Schwefelvulkanisiermitteln, Ozonschutzmitteln, Antioxidantien, Prozessölen, Aktivatoren, Initiatoren, Weichmachern, Wachsen, Anvulkanisationsinhibitoren, Streckölen und dergleichen. Repräsentative Verstärkungsmittel umfassen Carbon Black, das typischerweise in sich auf 5 bis 200 Gewichtsteile, basiert auf 100 Gewichtsteilen Gesamtkautschuk (ThK), belaufenden Mengen zugesetzt wird.
Vorzugsweise wird Carbon Black in Mengen verwendet, die sich von 35 bis auf 120 ThK belaufen. Typische Carbon Blacks, die verwendet werden, umfassen N110, N330, N332, N472, N550, N630, N642, N650, N762, N770, N907, N908, N990 und N991. Die bevorzugten Carbon Blacks haben eine durchschnittliche Partikelgröße von 30 bis 500 nm. In den Fällen, wo der Schlauch zum Befördern entflammbarer Flüssigkeiten verwendet wird, können elektrisch leitende Carbon Blacks verwendet werden. Nicht-Carbon Black-Füllstoffe, die verwendet werden können, umfassen Talk, Ton, Kalziumkarbonat, Silika und dergleichen. Nicht-Carbon Black-Füllstoffe können in einer sich auf 5 bis 150 ThK belaufenden Menge verwendet werden. Es wurde jedoch festgestellt, dass das Vorhandensein solcher Füllstoffe schädlich in Hinblick auf das Ausbluten von Schlauchkomponenten sein könnte. Daher enthält die Gummischicht in einer bevorzugten Ausführung keine Nicht-Carbon Black-Füllstoffe. Es können auch Öldispersionen, die solche Füllstoffe enthalten, verwendet werden. Organosilane, wie etwa 3,3'-Bis(triethoxysilylpropyl)tetrasulfid können in sich auf 0,1 bis 20 ThK belaufenden Mengen verwendet werden. Geeigente Beispiele solcher Organosilane sind in US-A-4,128,438 offenbart. Repräsentativ für die Antidegradantien, die in der Kautschukzusammensetzung vorhanden sein können, umfassen mikrokristallines Wachs, paraffinisches Wachs, Monophenole, Bisphenole, Thiobisphenole, Polyphenole, Hydrochinonderivate, Phosphite, Phosphatgemische, Thioester, Naphthylamine, Diphenolamine, substituierte und unsubstituierte Diarylaminderivate, Diarylphenylendiamine, Paraphenylendiamine, Chinoline und gemischte Amine.
Antidegradantien werden generell in einer sich auf 0,1 ThK bis 10 ThK belaufenden Menge verwendet, wobei ein Bereich von 2 bis 6 ThK bevorzugt wird. Repräsentativ für einen Peptisator, der verwendet werden kann, ist Pentachlorphenol, das in einer sich auf 0,1 ThK bis auf 0,4 ThK belaufenden Menge verwendet werden kann, wobei ein Bereich von 0,2 bis 0,3 ThK bevorzugt wird. Repräsentative Prozessöle, die in der Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, umfassen aktiviertes Dithiobisbenzanilid, Poly-para-dinitrosobenzol, Xylylmercaptane, aliphatisch-naphthenische Aromatenharze, Polyethylenglykol, Petroleumöle, Ester-Weichmacher, vulkanisierte Pflanzenöle, Nadelholzteer, Phenolharze, synthetische Öle, Petroleumharze, Polymerester und Kiefernharze. Diese Prozessöle können in einer sich auf 0 bis 140 ThK belaufenden herkömmlichen Menge verwendet werden. Repräsentativ für einen Initiator, der verwendet werden kann, ist Stearinsäure. Initiatoren werden generell in einer sich auf 1 bis 4 ThK belaufenden herkömmlichen Menge verwendet. Zusätzliche Additive, die als Teil der Vulkanisationspackung verwendet werden können, umfassen Kalziumoxid und Zinkoxid. Es wurde jedoch festgestellt, das das Vorhandensein von Magnesiumoxid in der Gummischicht schädlich in Hinblick auf Ausbluten der Schlauchkomponenten sein könnte. Daher enthält die Gummischicht kein Magnesiumoxid. Diese Additive werden herkömmlich in sich auf 0, 1 bis 25 ThK belaufenden Mengen verwendet.
Die Elastomerzusammensetzungen zur Verwendung in der Innenseele können durch verschiedene peroxidhaltige Vulkanisiermittel vernetzt werden. Vulkanisiermittel, die in den Zusammensetzungen der Erfindung verwendet werden können, umfassen beispielsweise Di tertbutylperoxid, Dicumylperoxid, Benzoylperoxid, 2,4-Dichlorbenzolperoxid, t-Butylcumylperoxid, t-Butylperbenzoat, t-Butylperoxid, t-Butylperoxy(2-ethylhexanoat), 2,5-Dimethyl-2,5-di(benzoylperoxy)hexan, Benzoylperoxid, 2,5-Dimethyl-2,5-(t-butylperoxy)hexan, 1,1-Ditert-butylperoxy-3,3,5-trimethylcyclohexan, 4,4-Ditert-butylperoxy-n-butylvalerat und n-Butyl-4,4-bis(t-butylperoxy)valerat. Zusätzliche Vulkanisiermittel, die eingesetzt werden können, umfassen Diacyl- oder Dialkylperoxide, wie etwa á,á-Bis(t-butylperoxy)-isopropylbenzol, 2,5-Dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexan, Di-t-butylperoxid, 2,5-Dimethyl-2,5-di-(t-butylperoxy)hexyn-3, Lauroylperoxid, t-Butylhydroperoxid, t-Amylhydroperoxid, Cumenhydroperoxid, t-Butylperbenzoat, t-Butylperoxid, t-Butylperoxy(2-ethylhexanoat), 2,5-Dimethyl-2,5-di(benzoylperoxy)hexan und Benzoylperoxid. Alle vorangehenden Vulkanisiermittel sind kommerziell erhältlich.
Die Menge an Vulkanisiermittel, die verwendet wird, kann variieren. Allgemein gesprochen wird der Gehalt sich auf 0,1 bis 10 ThK belaufen (auf Basis aktiver Teile von Peroxid). Vorzugsweise beläuft der Gehalt sich von 1,8 bis auf 3,0 ThK.
Kleinere Mengen des zinksalz-ungesättigten, carboxylsäureester-gepfropften hydrierten Nitrilbutadienelastomers können durch konventionelle hydrierte Acrylnitril-Butadienkautschuke ersetzt werden. Beispielsweise können 0 bis 30 Gewichtsteile der gesamten 100 Gewichtsteile der Zusammensetzung HNBR sein. Vernetzungs-Coagentien können der Kautschukzusammensetzung zugesetzt werden. Repräsentative Beispiele für solche Coagentien umfassen Triallylcyanurat, Triallylisocyanurat, Triallylphosphat, Triallyltrimellitat, Diallylidenpentaerithryt, Diallylterephthalat, Tetraallyloxyethan, Triallylcitrat, Acetyltriallyloxyethan, Acetyltriallylcitrat, zwei-, drei-, vier- und fünfwertige Acrylate, zwei-, drei-, vier- und fünfwertige Methacrylate, n,n'-m-Phenylendimaleimid, 1,3-cis-Polybutadien und Mischungen davon. Typische Mengen solcher Coagentien belaufen sich auf 1 bis 20 ThK. Bevorzugte Bereiche solcher Coagentien umfassen 2 bis 10 ThK.
Das Mischen der Kautschukzusammensetzung zur Verwendung in der Innenseele kann durch den Fachleuten in der Kautschukmischtechnik bekannte Verfahren vollzogen werden. Beispielsweise können die Inhaltsstoffe in einer Stufe gemischt werden, werden jedoch typischerweise in wenigstens zwei Stufen gemischt, nämlich wenigstens einer nicht-produktiven Stufe, gefolgt von einer produktiven Mischstufe. Die Endaushärtemittel, einschließlich Vulkanisiermitteln, werden typischerweise in der letzten Stufe gemischt, die konventionell die "produktive" Mischstufe genannt wird, worin das Mischen typischerweise auf einer Temperatur, oder Höchsttemperatur, stattfindet, die niedriger ist als die Mischtemperatur(en) der vorangehenden nichtproduktive(n) Mischstufe(n).
Das Vulkanisieren der Kautschukzusammensetzung wird generell auf konventionellen Temperaturen durchgeführt, die sich auf 160°C bis 190°C belaufen. Vorzugsweise wird das Vulkanisieren auf Temperaturen vollzogen, die sich auf 170°C bis 180°C belaufen.
Bezugnehmend auf 1 kann die Innenseele 1 aus dem vorangehend beschriebenen hydrierten NBR sein, mit der Verstärkungslage 3 direkt daran angeheftet.
Die Schicht hydrierter NBR-Schicht kann durch den Fachleuten in der Technik bekannte Extrusionsverfahren gebildet werden. Die Dicke dieser Schicht ist wichtig, da übermäßig dünne Wanddicken oder übermäßig dicke Wanddicken Flexibilitäts- oder Knickprobleme oder Kopplungskompatibilitätsprobleme des fertigen Schlauchverbundmaterials darstellen. Man glaubt, dass der Innendurchmesser der aus dem hydrierten NBR hergestellten Innenseele 1 sich auf 3 mm bis 100 mm belaufen sollte. Vorzugsweise wird der Innendurchmesser der Innenseele sich von 4 mm bis auf 75 mm belaufen. Die Wanddicken der Innenseele 1 sollten sich auf 0,1 mm bis 8,0 mm belaufen, wobei ein Bereich von 0,5 mm bis 4,0 mm bevorzugt wird.
Das zweite Merkmal der vorliegenden Erfindung ist eine oben auf der Innenseele 1 zugefügte oder direkt gegen diesen angeordnete Schicht angespannten Verstärkungsmaterials 3. Solche Verstärkung 3 ist den Fachleuten bekannt und kann aus spiralförmig gewundenem, gewirktem oder geflochtenem Garn bestehen. Solche Verstärkungen werden typischerweise aus Polyester-, Nylon-, Rayon- oder Aramidkorden gewonnen. Die Verstärkung 3 wird vorzugsweise unter ausreichender Spannung spiralförmig um die erste Schicht gewickelt, um die Festigkeit der Schlauchstruktur zu verbessern. Die Verstärkungsschicht 3 wird bevorzugt spiralförmig in Winkeln gewickelt, sodass das Biegen des Schlauchs nicht zu Zusammenfallen oder Knicken führen wird. Ein Winkel wie etwa von 0 bis 89,9° in Bezug zur Mittellinie des Schlauchs kann verwendet werden. Höchstbevorzugt wird ein neutraler Winkel von 54°73' oder darunter für die Spiralwindungen verwendet.
Das letzte in dem Schlauch der vorliegenden Erfindung erforderliche Element ist eine Außendecke 5. Diese Außendecke ist aus einem Elastomermaterial hergestellt. Die Decke 5 wird über die Verstärkungsschicht 3 extrudiert. Die Elastomere, die zur Bildung der Decke für den Schlauch der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, umfassen die den Fachleuten in der Technik bekannten, wie etwa chlorsulfoniertes Polyethylen, chloriertes Polyethylen, Acrylnitril-Butadienkautschuk/PVC-Gemische, Epichlorhydrin, EPDM, Chloropren, EVA, Ethylenacrylelastomer "EA" und EVM. Bevorzugt ist das in der Decke verwendete Elastomer chloriertes Polyethylen oder ein NBR/PVC-Gemisch. Die Dicke der Elastomerdecke 5 ist offensichtlich von den gewünschten Eigenschaften des Schlauchs und dem verwendeten Elastomer abhängig. Allgemein gesprochen, wird die Dicke der Elastomerdecke 5 sich von 0,1 mm bis auf 10 mm belaufen, wobei ein Bereich von 0,5 mm bis 2,5 mm bevorzugt wird.

Claims

Ein Schlauch, umfassend (a) eine Innenseele (1) aus einer Gummischicht, die hydrierten Acrylnitril-Butadienkautschuk mit einer Mooney-Viskosität (M/L 1+4 bei 100°C) im Bereich von 60 bis 120 enthält; (b) eine Schicht (3) angespannten Verstärkungsmaterials, die direkt gegen die Innenseele (1) angeordnet ist; und (c) eine Elastomerdecke (5), dadurch gekennzeichnet, dass die Gummischicht frei von Magnesiumoxid ist.
Der Schlauch von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass besagter hydrierter Acrylnitril-Butadienkautschuk einen sich auf 20 bis 45 Prozent belaufenden Gehalt an gebundenem Acrylnitril hat.
Der Schlauch von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass besagte Schicht (3) aus angespanntem Verstärkungsmaterial aus der aus spiralförmig gewundenem Garn, gewirktem Garn und geflochtenem Garn bestehenden Gruppe gewählt ist.
Der Schlauch von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass besagtes Elastomer, das besagte Elastomerdecke (5) umfasst, aus der aus chlorsulfoniertem Polyethylen, chloriertem Polyethylen, Acrylnitril-Butadienkautschuk/PVC-Gemischen, Epichlorhydrin, EPDM, Chloropren, EVA, Ethylenacrylelastomer und EVM bestehenden Gruppe gewählt ist.
Der Schlauch von Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass besagtes Verstärkungsmaterial aus Textilgarnen aus Polyester, Nylon, Rayon und Aramid besteht.
Der Schlauch von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser der Innenseele (1) sich auf 3 bis 100 mm beläuft.
Der Schlauch von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Wand der Innenseele (1) sich auf 0,1 bis 8,0 mm beläuft.
Der Schlauch von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Elastomerdecke (5) sich auf 0,1 bis 10 mm beläuft.
Der Schlauch von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Carbon Black in besagter Gummischicht der Innenseele (1) in einer sich auf 5 bis 200 ThK belaufenden Menge vorhanden ist.
Der Schlauch von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass kein Silika in der Gummischicht vorhanden ist.