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QUERVERWEIS
ZU VERWANDTEN ANMELDUNGEN
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Diese
Anmeldung basiert auf der früheren US-Anmeldung
mit der US-Seriennummer 08/931,018, eingereicht am 15. September
1997, die eine Fortsetzung von US-Seriennummer 08/259,343 ist, eingereicht
am 14. Juni 1994, die nun zurückgezogen
ist, die eine Fortsetzung von US-Seriennummer 08/023,417 ist, eingereicht
am 23. Februar 1993, die eine Teilfortsetzung von US-Seriennummer 08/764,460
ist, eingereicht am 24. September 1991, die nun zurückgezogen
ist.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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1) Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von
Schlauchanordnungen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung
ein Verfahren zur Herstellung von Schlauchanordnungen mit einer
Innenauskleidung aus Fluorkohlenstoff, die in einer Glasgeflechtschicht
gestützt
wird. Die Glasgeflechtschicht enthält eine durch sie hindurch
fein verteilte Fluorkohlenstoffpolymerbeschichtung.
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2) Beschreibung des Standes
der Technik
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Schlauchanordnungen
zum Transport von Kraftstoffen sind einschlägig bekannt. Solche Schlauchanordnungen
sollten vorzugsweise mechanisch belastbar und gegen Wärme und
Angriffe durch Chemikalien beständig
sein. Diese Schlauchanordnungen werden durch Berührung mit den verschiedenen
Kraftstoffen, die durch sie hindurchfließen, chemisch zersetzt. Des
Weiteren werden solche Schläuche
in der Regel durch den Motorraum von Fahrzeugen verlegt, um dem
Motor Kraftstoff zuzuführen. Diese
Motoren sind heiß, so
dass die Kraftstoffzufuhrschläuche
einer thermischen Zersetzung durch die Motorwärme unterliegen.
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Teflon-Schläuche bieten
die erforderlichen physikalischen Eigenschaften für den Transport
von Kraftstoffen. Ein wesentlicher Nachteil bei dieser Art von Schläuchen ist
jedoch, dass sie, wenn sie allein verwendet werden, d. h. nur als
Teflonauskleidung oder Teflonleitung, während der Installation allgemein
zum Biegen neigen, was zu Knickbildung führt. Dieser Knick oder diese
Verformung ist nicht mehr rückgängig zu
machen und bildet einen immerwährenden
Widerstand für
einen Fluidstrom, der durch diesen einen Schlauch fließt. Um dieses
Problem zu lösen,
wurden Schlauchanordnungen ersonnen, die ein inneren röhrenförmiges Teflon-Element
enthalten, das von einem eng anliegenden Metallgeflecht umgeben
ist. Dank dieses Metallgeflechts kann das innere röhrenförmige Teflon-Element
bis zu einem gewissen Grad gebogen werden, ohne zu knicken. Bei
einem Biegen über
einen gewissen Punkt hinaus unterstützt jedoch das Metallgeflecht
die Knickbildung des inneren röhrenförmigen Elements.
Diese Art von Anordnung hat drei entscheidende Nachteile. Erstens
neigt das Metallgeflecht dazu, das innere röhrenförmige Element auf der Außenseite
abzuschleifen. Dadurch wird das innere röhrenförmige Element undicht. Das
zweite Problem ist, dass die außenliegende
Metallgeflechtummantelung Elektrizität und Wärme leitet. Vor allem aber
speichert das Metallgeflecht Wärme
und gibt sie an den Kraftstoff ab, der durch das innere röhrenförmige Element fließt, was
zu Problemen in der Kraftstoffanlage führt. Und schließlich überträgt das Metallgeflecht,
wenn es in einem Kraftfahrzeug verwendet wird, die Betriebsgeräusche des
Fahrzeugs, was unerwünscht ist.
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Um
die Probleme zu vermeiden, die mit Metallgeflechtschichten verbunden
sind, kann das innere röhrenförmige Element
in nicht-metallischem Geflechtmaterial gestützt sein. Obgleich der Ersatz durch
nicht-metallisches Geflechtmaterial viele Probleme vermeidet, die
mit Metallgeflecht verbunden sind, gibt es dennoch verschiedene
Probleme. Erstens bleibt die Knickbildung in den Schläuchen ein Problem,
weil es zwischen dem inneren röhrenförmigen Element
und der Geflechtschicht zu einer Relativbewegung in Längsrichtung
kommt. Das heißt,
wegen des relativen Schlupfes zwischen dem inneren röhrenförmigen Element
und der Geflechtschicht ist die Schlauchanordnung knickanfällig. Zweitens
ist die Schlauchanordnung in der Regel der Einwirkung von externer
Wärme und
Chemikalien ausgesetzt und muss somit gegen Zersetzung durch Wärme und Chemikalien
beständig
sein. Die meisten nicht-metallischen Geflechtmaterialien bieten
nicht die erforderliche Wärme-
oder Chemikalienbeständigkeit.
Drittens sind Schlauchanordnungen nach der Installation im Allgemeinen
rauen Oberflächen,
ausgesetzt, d. h. sie reiben gegen Motorkomponenten. Dementsprechend
muss die Schlauchanordnung infolge von Reibbewegung auch abriebfest
sein.
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US-Patent
Nr. 5,142,782 an Martucci offenbart ein Verfahren zur Herstellung
einer beschichteten geflochtenen Schlauchanordnung. Das Verfahren umfasst
die Schritte des Extrudierens einer inneren röhrenförmigen Auskleidung aus polymerem
Fluorkohlenstoffmaterial und des anschließenden Umflechtens der Außenseite
der Auskleidung mit Glasfasern. Die innere röhrenförmige Auskleidung und die Geflechtschicht
werden dann durch einen Behälter mit
einer wässrigen
Lösung
eines Fluorkohlenstoffpolymers geleitet. Das Lösemittelwasser wird später aus
der Schlauchanordnung abgezogen, wodurch eine in der gesamten Geflechtschicht
fein verteilte Fluorkohlenstoffpolymerbeschichtung zurückbleibt.
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US-Patent
Nr. 4,311,547 an Biggs und Mitarbeiter offenbart eine Schlauchanordnung
mit einer Innenauskleidung aus Gummi, die mit einer Verstärkungsschicht
umflochten ist. Ein erstarrungsfähiges Flüssigpolymer
ist in die Zwischenräume
der Verstärkungsschicht
dergestalt eingebettet, dass die Innenauskleidung aus Gummi mit
der um sie herum geflochtenen Verstärkungsschicht verbunden wird.
Das erstarrungsfähige
Flüssigpolymer
kann Plastisol-, Aldehyd-, Epoxid- oder Isocyanatharze umfassen.
Es kann eine Deckschicht um die Verstärkungsschicht herum aufgebracht
und durch das erstarrungsfähige Flüssigpolymer
mit ihr verbunden werden. Die Deckschicht kann das gleiche Material
umfassen wie das, welches die Verstärkungsschicht und die Innenauskleidung
miteinander vereint. Das heißt,
zusätzlich zum
Verbinden der Innenauskleidung aus Gummi mit der Verstärkungsschicht
kann das erstarrungsfähige Flüssigpolymer
auch als die Deckschicht fungieren. Obgleich das erstarrungsfähige Flüssigpolymer
praktisch die Innenauskleidung mit der um sie herum angeordneten
Verstärkungsschicht
verbindet, ist sie nicht genügend
abriebfest und nicht genügend
wärme-
und chemikalienbeständig.
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US-Patent
Nr. 4,215,384 an Elson offenbart eine Schlauchanordnung und ein
Verfahren zur Herstellung einer solchen Schlauchanordnung. Die Schlauchanordnung
enthält
eine organische polymere Innenauskleidung mit einem Geflechtmaterialüberzug.
Die Anordnung enthält
des Weiteren eine Außenbeschichtung
aus einem organischen polymeren Material. In der röhrenförmigen Innenauskleidung
ist ein leitfähiger
Streifen angeordnet, um elektrische Ladungen im Inneren der Auskleidung
abzuleiten. Die Anordnung enthält
des weiteren an jedem Ende der Innenauskleidung Endanschlussstücke, damit Fluid
durch sie hindurch geleitet werden kann.
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US-Patent
Nr. 4,007,070 an Busdieker offenbart eine Schlauchanordnung mit
einer polymeren Innenauskleidung, die einen Geflechtschichtüberzug aufweist.
Auf der Außenseite
der Geflechtschicht ist eine äußere Schutzschicht
aus einem organischen polymeren Material angeordnet. Das Patent
Nr. 4,007,070 an Busdieker offenbart die Verwendung eines Klebstoffs,
um die Innenauskleidung mit dem Geflechtmaterial zu verbinden. Der
Klebstoff überzieht auch
das Geflechtmaterial, um das Geflechtmaterial mit einer äußeren Schutzschicht
zu verbinden.
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US-Patent
Nr. 4,394,705 an Blachman offenbart eine Schlauchanordnung mit einer
Innenauskleidung auf Fluorkohlenstoff mit einem verstärkenden Geflechtschichtüberzug.
Eine chemikalienbeständige
und abriebfeste Deckschicht ist auf der Geflechtschicht angeordnet
und schützt
so die Innenauskleidung und die Geflechtschicht.
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US-Patente
Nr. 5,974,649 und Nr. 5,655,572 an Marena offenbaren Schlauchanordnungen
mit einer röhrenförmigen Innenauskleidung
aus einem polymeren Fluorkohlenstoffmaterial, einer Verstärkungsschicht über der
Innenauskleidung, einer Fluorkohlenstoff-Außenbeschichtung, die in der
Verstärkungsschicht
fein verteilt ist, einer zweiten fluorkohlenstoffpolymermaterialhaltigen
Dispersion, die zum Verbinden auf der Verstärkungsschicht aufgebracht wird,
und einer auf der Verstärkungsschicht
aufgebrachten metallischen Verstärkungsschicht
zur Verbesserung der Festigkeits- und Biegeeigenschaften.
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Die
oben zitierten Dokumente des Standes der Technik stellen ein Verfahren
zur Herstellung einer beschichteten Geflechtschlauchanordnung bereit.
Im Rahmen der Weiterentwicklung wurde festgestellt, dass, um die
Beschichtung des Geflechts an den Fluorkohlenstoffschlauch anzupassen,
zusätzliche
Schritte erforderlich sind. Beispielsweise ist eine Vorbeschichtung
der Röhre
mit einer Fluorkohlenstoffröhre
mit einer Fluorkohlenstoffemulsion zweckmäßig. Allerdings neigt die Emulsion,
die auf Wasser basiert, zu Perl bildung auf dem Rohr, wodurch eine ungleichmäßige Schicht
entsteht.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Lösen des oben genannten Problems
und zum Herstellen einer verbesserten beschichteten Geflechtschlauchanordnung
bereit.
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KURZDARSTELLUNG
DER ERFINDUNG UND VORTEILE
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Gemäß einem
ersten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum
Herstellen einer Schlauchanordnung bereit, das folgende Schritte umfasst:
Bereitstellen einer inneren röhrenförmigen Auskleidung
aus einem Fluorkohlenstoffpolymer; Aufbringen einer Dispersion mit
einem Fluorkohlenstoffpolymermaterial auf die innere röhrenförmige Auskleidung;
Legen einer Geflechtschicht um das Äußere der inneren röhrenförmigen Auskleidung; und
Aufbringen einer zweiten Dispersion, mit einem darin befindlichen
Fluorkohlenstoffpolymermaterial auf die Geflechtschicht und die
innere röhrenförmige Auskleidung,
die sich mit der inneren röhrenförmigen Auskleidung
und der ersten aufgetragenen Dispersion verbindet. Das Verfahren
ist dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Dispersion voneinander
verschiedene Zusammensetzungen haben. Bei einer Ausführungsform
enthält
wenigstens eine der Dispersionen ein Tensid. Gemäß einem zweiten Aspekt stellt
die vorliegende Erfindung eine Schlauchanordnung nach Anspruch 2
bereit.
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Ein
Vorteil des Aufbringens einer fluorkohlenstoffpolymermaterialhaltigen
Dispersion besteht darin, dass die resultierende Schlauchanordnung wärmebeständig und
abriebfest ist.
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Ein
Vorteil des Aufbringens eines Tensids auf die Schlauchanordnung
besteht in der gleichmäßigeren
Verteilung der Dispersion in der Geflechtschicht und auf der röhrenförmigen Innenauskleidung.
Das führt
zu einer festeren Verbindung zwischen der röhrenförmigen Innenauskleidung und
der um sie herum gelegten Geflechtschicht. Dadurch ist die Schlauchanordnung
knickfester. Des Weiteren ist die resultierende Schlauchanordnung
dank der gleichmäßigeren
Verteilung der Dispersion abriebfester und wärme- und chemikalienbeständiger.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Weitere
Vorteile der vorliegenden Erfindung werden ohne Weiteres ersichtlich,
wenn die vorliegende Erfindung anhand der folgenden detaillierten Beschreibung
in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen besser verstanden
wird.
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1 ist
eine perspektivische Ansicht der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
eine teilweise weggeschnittene Seitenansicht der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung mit einem Verbindungsstück.
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3 ist
eine teilweise weggeschnittene Seitenansicht der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung mit einem alternativen Verbindungsstück.
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4 ist
eine vergrößerte Querschnittsansicht
einer Schlauchanordnung.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Eine
gemäß der vorliegenden
Erfindung hergestellte Schlauchanordnung ist in den Figuren allgemein
mit 10 bezeichnet. Die Anordnung 10 enthält ein röhrenförmiges Element,
das allgemein mit 11 bezeichnet ist, und ein Verbindungsmittel 11,
dass allgemein mit 20 bezeichnet ist (wie am besten in 2 und 3 zu
sehen) und zum Verbinden der Enden des röhrenförmigen Elements 11 mit
Anschlussstücken
dient, um Fluid hindurchzuleiten.
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Das
röhrenförmige Element 11 enthält eine Innenauskleidung 12 aus
einem organischen Polymer. Die Auskleidung 12 ist vorzugsweise
ein Extrusionsprodukt mit einer Wanddicke zwischen 0,001 und 0,120
Inch (0,0254 und 3,048 mm). Die Innenauskleidung 12 besteht
vorzugsweise aus einem Fluorkohlenstoffpolymer. Insbesondere besteht
die Innenauskleidung aus dem Polymer von Tetrafluorethylen (PTFE),
dem Polymer von fluoriniertem Ethylenpropylen (FEP), dem Polymer
des Perfluoralkoxyharzes (PFA) oder dem Polymer von Ethylen-Tetrafluorethylen
(ETFE). Die Fluorkohlenstoffpolymere PTFE, FEP und PFA werden von
DuPont unter dem Warenzeichen "Teflon" verkauft. Das Polymer
ETFE wird von DuPont unter dem Warenzeichen "Tefzel" verkauft.
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Die
Wandung der Innenauskleidung 12 ist fluidundurchlässig. Da
die Innenauskleidung 12 vorzugsweise aus einem Fluorkohlenstoffpolymermaterial
besteht, ist sie sowohl wärme-
als auch chemikalienbeständig.
Dadurch können
verschiedenste Fluide, insbesondere Fahrzeugkraftstoffe, durch das
Innere der Auskleidung 12 fließen, ohne Korrosion an der
Auskleidung 12 zu verursachen.
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Die
Anordnung 10 enthält
des Weiteren eine Geflecht- oder
Gewebeschicht 13, die außen um die Innenauskleidung 12 herum
gelegt ist. Die Geflechtschicht 13 ist eine einzelne Geflechtschicht
in der Baugruppe 10. Die Geflecht- oder Gewebeschicht 13 kann
ein beliebiges nicht-metallisches Material umfassen, das in ineinander
verflochtener Weise auf der Innenauskleidung 12 angeordnet
oder eng anliegend um die Innenauskleidung 12 herum gewickelt
ist. Bei dem Material, das für
die Geflechtschicht 13 verwendet wird, handelt es sich
vorzugsweise um eine Glasfaser. Glasfasern verleihen der Schlauchanordnung 10 die
erforderliche Festigkeit. Des Weiteren sind Glasfasern wärmebeständig, was
für Schläuche wichtig
ist, die in heißen
Umgebungen verlegt werden, und was für die Herstellung der Schlauchanordnung
der vorliegenden Erfindung wichtig ist, wie weiter unten noch beschrieben
wird.
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Die
geflochtenen oder gewebten Fasern können eng um die Innenauskleidung 12 gewickelt sein,
oder sie können
locker um die Innenauskleidung 12 gewickelt sein, wobei
zwischen benachbarten Fasern breite Lücken bestehen. Bei der bevorzugten
Ausführungsform
sind die Glasfasern eng gewebt, dergestalt, dass die Lücken oder
Räume zwischen
benachbarten Fasern minimal sind. Die Geflechtschicht 13 erhöht die Festigkeit
der Innenauskleidung 12. Insbesondere gestattet die Verwendung einer
Geflechtschicht 13 einen höheren Betriebsdruck für die Innenauskleidung 12,
so dass Fluid mit einem höheren
Druck durch die Innenauskleidung 12 strömen kann. Des Weiteren erhöht die Geflechtschicht 13 die
Zugfestigkeit der Schlauchanordnung 10. Wenn Verbindungselemente 20 an
den Enden der röhrenförmigen Elemente 11 angeordnet
sind, wie weiter unten noch beschrieben wird, so erhöht die Geflechtschicht 13 die
Zugfestigkeit der Schlauchanordnung 10 in einem solchen
Maß, dass jede
Art von Verbindungselementen 20 fest an dem röhrenförmigen Element 11 angebracht
werden kann. Und schließlich
erhöht
die Geflechtschicht die Umfangsfestigkeit der Innenauskleidung 12.
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Die
Anordnung 10 enthält
des Weiteren eine Fluorkohlenstoffpolymerbeschichtung 14,
die in der gesamten Geflechtschicht 13 und auf der Innenauskleidung 12 fein
verteilt ist. Das heißt,
die Beschichtung 14 ist in den Zwischenräumen der
Geflechtschicht 13 verteilt und bildet mit dieser eine
einzelne Schicht. Die Beschichtung 14 ist vom Außenumfang der
Geflechtschicht 13 radial einwärts in Richtung der Innenauskleidung 12 hin
angeordnet (am besten in 4 zu sehen). Bei der Fluorkohlenstoffpolymerbeschichtung 14 handelt
es sich vorzugsweise um das Polymer von Tetrafluorethylen (PTFE),
das Polymer von fluoriniertem Ethylenpropylen (FEP), das Polymer
des Perfluoralkoxyharzes (PFA) oder das Polymer von Ethylen-Tetrafluorethylen
(ETFE). Dank der Eigenschaften des Fluorkohlenstoffpolymermaterials verleiht
die Beschichtung 14 der Schlauchanordnung 10 die
erforderliche Wärme-
und Chemikalienbeständigkeit
und verbindet gleichzeitig die Geflechtschicht 13 mit der
Innenauskleidung 12.
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Die
Beschichtung 14 bedeckt oder beschichtet die Glasfasern
der Geflechtschicht 13. Das heißt, die Beschichtung 14 bedeckt
die Fasern der Geflechtschicht 13 vom Außenumfang
her radial einwärts.
Die Beschichtung 14 erstreckt sich daher nicht radial auswärts vom
Außenumfang
der Geflechtschicht 13 her. Nach dem Beschichten des Materials ist
jede einzelne Faser erkennbar. Das Ergebnis ist praktisch eine Beschichtung 14 mit
der darin befindlichen Geflechtschicht 13.
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Die
Beschichtung 14 wird vorzugsweise in der Weise gebildet,
dass man zuerst das Geflechtmaterial 13 um die Außenseite
der Innenauskleidung 12 herum flechtet oder wickelt. Eine
Dispersion, die ein Fluorkohlenstoffpolymermaterial, einen Trägerstoff
und ein Tensid enthält,
wird dann in der gesamten Geflechtschicht 13 vom Außenumfang
der Geflechtschicht 13 her radial einwärts in Richtung der Innenauskleidung 12 fein
verteilt. Die Dispersion umfasst vorzugsweise 50–60% festes Fluorkohlenstoffmaterial
(als Feingranulat oder Feinpartikel), vorzugsweise aus dem Polymer
von Tetrafluorethylen (PTFE), dem Polymer von fluoriniertem Ethylenpropylen
(FEP), dem Polymer des Perfluoralkoxyharzes (PFA) oder dem Polymer
von Ethylen-Tetrafluorethylen
(ETFE). Die Dispersion umfasst vorzugsweise 40–50% Trägerstoff. Der Trägerstoff
trägt das
feste Fluorkohlenstoffmaterial durch die und um die Geflecht schicht 13.
Der bevorzugte Trägerstoff
ist Wasser, aber es können
auch andere geeignete Trägerstoffe
verwendet werden. Damit das Fluorkohlenstoffmaterial mit dem Trägerstoff
vermischt bleibt und sich nicht abscheidet, wird der Dispersion
vorzugsweise zwischen 0,1–10
Gewichts-% Tensid beigegeben. Obgleich viele Tenside verwendet werden
können,
wie beispielsweise Fluorad Fluorochemical FC171 (flüssig) und
Fluorad Fluorochemical FC142 (Pulver), die von 3 M verkauft werden,
hat sich Silwett 77, das von Union Carbide verkauft wird, als besonders
geeignet erwiesen.
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Die
Fluorkohlenstoffpolymerdispersion beschichtet die gesamte Geflechtschicht 13 oder
wird in der gesamten Geflechtschicht 13 fein verteilt.
Genauer gesagt, beschichtet die Fluorkohlenstoffpolymerdispersion
praktisch jede einzelne Glasfaser vom Außenumfang aus radial einwärts. Das
heißt,
die Glasfasern werden so beschichtet, dass jeglicher Spalt zwischen
benachbarten Fasern mit der Dispersion ausgefüllt wird. Des Weiteren wird
der Außenumfang jeder
Faser vollständig
beschichtet. Der Trägerstoff und
das Tensid werden dann durch Trocknen (Erwärmen) der Schlauchanordnung
aus der Dispersion entfernt, wodurch das Fluorkohlenstoffmaterial
in der gesamten Geflechtschicht 13 fein verteilt zurückbleibt.
Die Anordnung wird anschließend
gesintert, um das Fluorkohlenstoffpolymermaterial, das in der gesamten
Geflechtschicht fein verteilt ist, zu einer Beschichtung 14 auszuhärten.
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Wie
oben erwähnt,
sind sowohl die Innenauskleidung 12 als auch die Beschichtung 14 vorzugsweise
Fluorkohlenstoffpolymere. Die Innenauskleidung 12 und die
Beschichtung 14 brauchen aber nicht unbedingt aus dem gleichen
Fluorkohlenstoffpolymer zu bestehen, obgleich das durchaus der Fall sein
kann. Beispielsweise kann die Innenauskleidung 12 aus PFA
bestehen, während
die Beschichtung 14 aus PFTE besteht. Für die Innenauskleidung 12 und die
Beschichtung 14 kann jede beliebige Kombination der oben
angeführten
Fluorkohlenstoffpolymere verwendet werden.
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Die
Beschichtung 14 fungiert als ein Klebstoff, um die Geflechtschicht 13 mit
der Innenauskleidung 12 zu verbinden, so dass es zwischen
beiden keinen Schlupf gibt. Dementsprechend ermöglicht es die Beschichtung 14 in
Verbindung mit der Geflechtschicht 13, die Auskleidung 12 ohne
Knickbildung zu biegen. Das heißt,
die Beschichtung 14, die in der gesamten Geflechtschicht 13 fein
verteilt ist, verleiht der Innenauskleidung 12 beim Biegen
Festigkeit. Dies nennt man gemeinhin die Umfangsfestigkeit. Durch Verwenden
einer Polymerbeschichtung 14, die in der gesamten Geflechtschicht 13 fein
verteilt ist, entsteht eine Trimmprofilanordnung, die zu einer solchen
Erhöhung
der Umfangsfestigkeit des röhrenförmigen Elements 11 führt, dass
die Schlauchanordnung 10 ohne Knicken der Innenauskleidung 12 gebogen werden
kann. Des Weiteren gestattet die Außenbeschichtung 14 einen
höheren
Betriebsdruck des Schlauchs. Das heißt, die Beschichtung 14 verleiht Festigkeit
und ermöglicht
es der Innenauskleidung 12, ein unter Druck stehendes Fluid
aufzunehmen. Des Weiteren hemmt die Beschichtung 14 dank
der inhärenten
Eigenschaften der in ihr enthaltenen polymeren Fluorkohlenstoffmaterialien
den Abrieb des röhrenförmigen Elements.
Oder anders ausgedrückt: Die
Beschichtung 14 erhöht
die Abriebfestigkeit des röhrenförmigen Elements 11 und
der Geflechtschicht 13. Weil die Beschichtung auf dem Außenumfang
der Geflechtschicht 13 lückenlos ist, unterliegt die
Geflechtschicht keinem Abrieb.
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Es
ist wichtig, dass die Dispersion gleichmäßig auf der Geflechtschicht 13 und
auf der Innenauskleidung 12 verteilt ist, um eine sichere
Verbindung zwischen der Innenauskleidung 12 und der Geflechtschicht 13 zu
gewährleisten,
während
sie der Schlauchanordnung zusätzlich
ausreichend Wärme-, Chemikalien-
und Abriebfestigkeit ver leiht. Die Beigabe des Tensids oder der
Benetzungsmittel sorgt für eine
ordnungsgemäße Verteilung
der Dispersion. Eine gleichmäßige Verteilung
der Dispersion ist von besonderer Bedeutung, wenn eine Dispersion
verarbeitet wird, die aus einem festen Fluorkohlenstoffmaterial
und einem flüssigen
Trägerstoff
besteht, weil Fluorkohlenstoffmaterialien allgemein eine Affinität zu anderen
Materialien fehlt. Das heißt,
Fluorkohlenstoffpolymere neigen aufgrund ihrer Trägheit dazu, sich
nicht gleichmäßig in der
Geflechtschicht 13 und auf der Innenauskleidung 12 zu
verteilen. Außerdem neigen
feste Fluorkohlenstoffmaterialien dazu, sich von einer Flüssigkeit
abzusetzen, mit der sie vermischt sind. Somit ist der Einsatz von
Tensiden für die
Verteilung von Dispersionen in der Geflechtschicht 13 und
auf der Innenauskleidung 12 von größter Wichtigkeit.
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Die
Anordnung 10 enthält
des Weiteren Verbindungsmittel, die allgemein mit 20 bezeichnet
sind. Die Verbindungsmittel dienen dem Anschließen der Anordnung 10 an
ein (nicht gezeigtes) Anschlussstück. Das Anschlussstück ist dafür geeignet,
mit den Verbindungsmitteln 20 zusammenzuwirken. Insbesondere
umfasst ein Verbindungsmittel 20 eine Verbindungseinrichtung 20.
Die Verbindungseinrichtung 20 enthält einen allgemein mit 22 bezeichneten
Einschubabschnitt, der in das Innere der Innenauskleidung 12 hineingeschoben
wird und das Innere der Innenauskleidung 12 in Eingriff
nimmt. Der Einschubabschnitt 22 kann mehrere Widerhaken 24 aufweisen,
die das Innere der Innenauskleidung 12 in Eingriff nehmen
(wie am besten in 2 zu sehen). Alternativ kann
der Einschubabschnitt ein paar ringförmige Erhöhungen 26 mit einem
dazwischenliegenden glatten Abschnitt 28 aufweisen, wie
am besten in 3 zu sehen. Die Verbindungseinrichtung 20 enthält des Weiteren
einen allgemein mit 30 bezeichneten Eingriffnahmeabschnitt,
der sich in Längsrichtung von
dem Einschubabschnitt erstreckt. Der Eingriffnahmeabschnitt dient
der Eingriffnahme eines (nicht gezeigten) Anschlussstücks und
ist dafür konfiguriert,
mit diesem (nicht gezeigten) Anschlussstück zusammenzuwirken. Der Eingriffnahmeabschnitt 30 kann
ein Gewindeelement 32 mit einem Außengewinde (2)
oder ein Element 34 mit einem Innengewinde (3)
umfassen. Der Eingriffnahmeabschnitt 30 kann des Weiteren
jegliche Konfiguration umfassen, die dafür geeignet ist, mit einem Element, an
dem er befestigt werden soll, zusammenzuwirken. Beispielsweise kann
der Eingriffnahmeabschnitt 30 eine Gelenkpfanne umfassen,
um ein dazu passendes Kugelgelenk aufzunehmen. Schließlich enthält die Verbindungseinrichtung 20 einen
Verriegelungsbund 36. Der Verriegelungsbund 36 ist
um die Außenseite
der Außenbeschichtung 14 herum
angeordnet und wird über
den Einschubabschnitt 22 der Verbindungseinrichtung 20 geschoben.
Auf diese Weise wird die Innenauskleidung 12 in einen festen
kraftschlüssigen
Eingriff mit dem Einschubabschnitt 22 gedrängt, um
eine axiale Relativbewegung zwischen der Innenauskleidung 12 und
dem Einschubabschnitt 22 zu verhindern. Die Verbindungseinrichtung 20 kann
auch von jeder anderen einschlägig
bekannten Art sein. Beispielsweise kann die Verbindungseinrichtung 20 aus
einem organischen Polymermaterial bestehen und kann um das röhrenförmige Element 11 herum
geformt sein, um eine mechanische Verbindung oder eine Schmelzverbindung
herzustellen.
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Wenn
Fluide durch die Innenauskleidung 12 strömen, kommt
es entlang der Innenauskleidung 12 allgemein zu elektrischen
Aufladungen. Um das Ansammeln solcher elektrischer Ladungen zu vermeiden,
ist in die Innenauskleidung 12 in Längsrichtung ein leitfähiges Mittel
integriert, das sich über
die gesamte Länge
der Innenauskleidung 12 erstreckt und dazu dient, eine
elektrische Ladung in der Auskleidung 12 entlang zu transportieren.
Die Innenauskleidung 12 weist vorzugsweise einen leitfähigen Streifen 16 aus
Ruß auf.
Der Ruß ist
elektrisch leitfähig und
dissipiert alle von dem Fluid hervorgerufenen elektrischen Aufladungen.
Alternativ kann auch die gesamte Innenauskleidung 12 das
leitfähige
Mittel umfassen. Dies geschieht durch Aufbringen von Ruß um die
gesamte Innenauskleidung 12 herum.
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Die
Geflechtschicht 13 und die Beschichtung 14 sind
vorzugsweise elektrisch nicht leitfähig. Das ist insofern von Bedeutung,
als elektrische Ladungen, die außen auf die Beschichtung 14 angelegt werden,
nicht entlang des röhrenförmigen Elements 11 oder
zu dem Fluid, das durch das Innere der Innenauskleidung 12 strömt, geleitet
werden. Es versteht sich, dass auch andere leitfähige Materialien verwendet
werden können,
um den leitfähigen
Streifen 16 zu bilden.
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Zur
Herstellung einer Schlauchanordnung 10, wie sie hier gezeigt
ist, wird folgendes bevorzugtes Verfahren verwendet. Zunächst wird
ein inneres röhrenförmiges Element 12 aus
einem organischen Polymer bereitgestellt. Genauer gesagt, wird das
innere röhrenförmige Element 12 aus
einem Fluorkohlenstoffpolymer mittels Extrusion hergestellt. Eine Dispersion,
die ein Fluorkohlenstoffpolymermaterial, einen Härter und ein Tensid enthält, wird
erstmalig auf das röhrenförmige Element
aufgebracht. Das Tensid bewirkt, dass die Dispersion die Außenseite des
röhrenförmigen Elements 12 gleichmäßig beschichtet.
Ein nicht-metallisches oder gewickeltes Material (vorzugsweise Glasfaser)
wird dann um die Außenseite
der Innenauskleidung 12 zu einer Geflechtschicht 13 geflochten
oder gewickelt. Die Anordnung wird dann ein zweites Mal in eine
Emulsion aus einem Fluorkohlenstoffpolymermaterial und einem Härter (gegebenenfalls
mit einem Tensid) getaucht, das durch die Lücken in dem Geflecht fließt und an
der zuvor aufgebrachten inneren Schicht und dem röhrenförmigen Element 12 anhaftet.
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Bei
einem alternativen Verfahren wird das nicht-metallische oder gewickelte Material
direkt um die Außenseite
der Innenauskleidung 12 zu einer Geflechtschicht 13 geflochten
oder gewickelt.
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Die
erste und die zweite Dispersion oder Beschichtung bestehen aus unterschiedlichen
Materialien. Diese Vorgehensweise gestattet ein hohes Maß an Flexibilität beim Produktdesign
und ermöglicht
die Integration verschiedener Zusatzfunktionen sowie Kosteneinsparungen.
Beispielsweise kann eine erste Dispersion oder Beschichtung verwendet
werden, die eine hoch-effiziente Verbindung unterstützt und die
zunächst
auf das röhrenförmige Element 12 aufgebracht
wird. Nach dem Umwickeln des röhrenförmigen Elements 12 mit
einem geflochtenen oder gewickelten Material 13 und nach
dem ausreichenden Verbinden dieser beiden wird die Anordnung nun
ein zweites Mal in eine andere Emulsion oder Beschichtung getaucht.
Auch hier kann die Emulsion oder Beschichtung durch jegliche Lücken in
dem Geflecht fließen
und an der zuvor aufgebrachten Dispersion auf dem röhrenförmigen Element 12 anhaften.
Die Außenschicht
kann vorzugsweise zum Zweck der Erhöhung der Abriebfestigkeit,
der Flexibilität
oder der UV-Beständigkeit
aufgebracht werden, oder um der Schlauchanordnung 10 eine
weitere Farbe hinzuzufügen
oder um eine beliebige weitere Eigenschaft hinzuzufügen, die
für eine
konkrete Schlauchanordnung 10 benötigt wird.
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Typische
Beschichtungspaarungen sind:
- (a) eine erste
Dispersion mit einem hohen Feststoffanteil und eine zweite, preiswertere
Dispersion mit einem geringeren Feststoffanteil;
- (b) eine erste Dispersion für
Klebkraft und eine zweite Dispersion für Abriebfestigkeit;
- (c) eine erste Schicht für
Klebkraft und eine zweite Schicht zum Hinzufügen einer bevorzugten Farbe.
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Als
Beispiele für
die speziellen Arten von Dispersionen oder Beschichtungen seien
Silikon, Polyester, PPS, TFE, Amide, Aramide, Fluorkohlenstoffpolymere,
Anstrichstoffe und Polyamide genannt. Diese Beschichtungen und Zusatzstoffe
können
für spezielle
Zwecke eingesetzt werden, wie beispielsweise dem Verleihen von Abriebfestigkeit,
solange die Beschichtung oder der Zusatzstoff weitere Verarbeitungsschritte
unbeschadet übersteht.
Dabei sind Temperatur, Reaktion mit anderen Reagenzien, Beschichtungen
und Geflecht sowie Endverbrauchsgesichtspunkte zu berücksichtigen.
Diese Aufzählung erhebt
nicht den Anspruch auf Vollständigkeit,
sondern soll lediglich Beispiele einiger Beschichtungen und Zusatzstoffe
nennen, die für
die vorliegende Erfindung geeignet sind. Es können auch andere dem Fachmann
bekannte Beschichtungen und Zusatzstoffe verwendet werden, solange
diese Zusatzstoffe oder Beschichtungen weitere Verarbeitungsschritte unbeschadet überstehen.
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Eine
Dispersion, die ein Fluorkohlenstoffpolymermaterial, einen Trägerstoff
und ein Tensid enthält,
wird dann in der gesamten Geflechtschicht 13 vom Außenumfang
her radial einwärts
in Richtung der Innenauskleidung 12 aufgebracht.
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Genauer
gesagt, werden die Innenauskleidung 12 und das Geflechtmaterial 13 durch
einen Behälter
geführt,
in dem sich die Dispersion befindet. Alternativ kann die Dispersion
auch auf das Geflechtmaterial aufgesprüht werden. Obgleich sich in
der Dispersion vorzugsweise das Tensid befindet, kann das Tensid
auch fehlen. In einem solchen Fall muss das Tensid durch Eintauchen
der Anordnung in einen Behälter,
in dem sich Tensid befindet, oder durch direktes Aufsprühen des
Tensids auf die Anordnung aufgebracht werden. Das Tensid wird vorzugsweise vor
der polymeren Fluorkohlenstoffdispersion auf die Schlauchanordnung
aufgebracht. Das heißt,
unabhängig
davon, ob die Dispersion das Tensid enthält oder nicht, kann das Tensid
vor dem Auf bringen der Dispersion auf die Schlauchanordnung aufgebracht werden.
Beispielsweise kann die röhrenförmige Innenauskleidung 12 in
einen Behälter
getaucht werden, bevor die Geflechtschicht um die röhrenförmige Innenauskleidung 12 gelegt
wird.
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Bei
der Dispersion handelt es sich vorzugsweise um eine wässrige Dispersion,
die ein Fluorkohlenstoffpolymermaterial enthält. Weil die Dispersion vorzugsweise
wässrig
ist, ist der bevorzugte Trägerstoff
Wasser. Die Dispersion wird in die gesamte Geflechtschicht 13 und
auf die Innenauskleidung 12 aufgebracht; dann werden der
Trägerstoff
und das Tensid aus der Dispersion entfernt. Das heißt konkret, die
Anordnung 10 wird in einen Trockner (einen vorgeheizten
Ofen) überführt, dessen
Temperatur vorzugsweise unterhalb der Siedetemperatur des Trägerstoffs
liegt (beispielsweise im Fall von Wasser: unter 100°C (212°F)). Durch
Verwendung eines Ofens mit einer Temperatur unterhalb der Siedetemperatur des
Trägerstoffs
wird im Endprodukt ein Blasenbildungseffekt vermieden. Die Temperatur
kann jedoch auch oberhalb der Siedetemperatur liegen, und die Anordnung 10 kann
viele Luftblasen in der Beschichtung 14 enthalten, wenn
höhere
Temperaturen verwendet werden. Anschließend wird das Tensid aus der
Dispersion entfernt, indem die Anordnung 10 wie oben besprochen
erwärmt
wird. Es werden im Allgemeinen höhere
Temperaturen zum Entfernen des Tensids benötigt als zum Entfernen des
Trägerstoffs, d.
h. in der Regel 232–302°C (450–575°F). Nachdem nun
der Trägerstoff
und das Tensid aus der Dispersion entfernt sind, bleibt das Fluorkohlenstoffmaterial fein
verteilt in der Geflechtschicht 13 und auf die Innenauskleidung 12 zurück. Die
Anordnung 10 wird dann bei einer geeigneten Temperatur
gesintert (ungefähr
371°C (700°F)), um das
Fluorkohlenstoffpolymermaterial zu einer Beschichtung 14 auszuhärten. Weil
für die
Geflechtschicht 13 Glasfasern verwendet werden, bleibt
die Geflechtschicht 13 von der Wärme, die für das Sintern der Anordnung 10 benötigt wird, unbeein flusst.
Schließlich
kann ein Verbindungselement 20 an einem oder an beiden
Enden des röhrenförmigen Elements 11 befestigt
werden, um die Anordnung 10 an einem (nicht gezeigten)
Anschlussstück
anzubringen, um Fluid durch die Innenauskleidung 12 strömen zu lassen.