DE60311592T2

DE60311592T2 - Röhrenförmige polymerzusammensetzungen für röhren und schlauchkonstruktionen

Info

Publication number: DE60311592T2
Application number: DE60311592T
Authority: DE
Inventors: Steven M Chardon POWELL; Ronald A Moner; James L N. Canton JOHNSTON; John R Canton GRECO; Nick A Canton MARTINO
Original assignee: Parker Hannifin Corp
Current assignee: Parker Hannifin Corp
Priority date: 2002-11-26
Filing date: 2003-10-27
Publication date: 2007-11-15
Anticipated expiration: 2023-10-28
Also published as: WO2004048086A2; WO2004048086A3; DE60311592D1; EP1565681B1; US20040134555A1; EP1565681A2; AU2003287202A8; AU2003287202A1

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein mehrlagige röhrenförmige polymere Verbünde und daraus konstruierte Artikel wie Schläuche, die gerade oder gewendelt sein können, und insbesondere solche Verbünde und solche Artikel wie Druckluftbremsschläuche mit einer innersten und einer äußersten Lage aus einem Nylon oder einem anderen chemisch beständigen oder anderen Polymermaterial, wobei jede der Lagen entweder direkt oder indirekt, wie mittels einer Verbindungslage, mit einer Zwischenlage verbunden ist, bei der es sich um ein und dieselbe Zwischenlage in einer Konstruktion aus drei Lagen oder zwei verschiedene Zwischenlagen in einer Konstruktion aus fünf oder mehr Lagen handeln kann, wobei die Zwischenlage aus einem universelleren thermoplastischen Kunstharz ist, das einen Härtemesswert von etwa 80 Shore A oder höher aufweisen kann und das ein Copolyester oder ein Polyurethan-Elastomer sein kann.
Zugmaschinen-/Anhängerzüge und andere Schwerlastfahrzeuge sind herkömmlich zusätzlich zu gewöhnlichen Betriebsdruckluftbremsen mit pneumatisch betriebenen Notbremsen ausgerüstet. Im Grundbetrieb und wie in der US-Patentschrift Nr. 5,232,645 und in der GB-Patentanmeldung GB 2,239,503 weiter beschrieben ist, wird Druckluft von der Zugmaschineneinheit der Anhängereinheit, die beweglich sein kann, zur Betätigung der Not- und Betriebsbremssysteme des Anhängers zugeführt. Im Notbremssystem wird der Bremsmechanismus normalerweise unter dem Zustand einer konstanten Luftdruckzufuhr ausgelöst. Das Betriebsbremssystem wird jedoch manuell mit Druckluft betätigt, die vom Bremsmechanismus bei Betätigung der Bremspedale durch den Fahrer zugeführt wird.
Druckluft vom Lastkraftwagen zur Anhängereinheit oder zwischen Anhängereinheiten in Tandemzügen kann über einen flexiblen Schlauch zugeführt werden, wobei separate, zweckbestimmte Leitungen für den unabhängigen Betrieb der Not- und Betriebsbremssystem bereitgestellt sind. Anforderungen an die Leistung von Druckluftbremsschläuchen unterliegen im Allgemeinen verschiedenen Bestimmungen der Regierung oder Industrie, die veröffentlicht wurden, um den sicheren Betrieb des Fahrzeugs sicherzustellen. In dieser Beziehung werden Druckluftbremsschläuche herkömmlich so konstruiert, dass sie einen schlauchartigen (röhrenförmigen) Kern aufweisen, der gegebenenfalls in bestimmten Schlauchtypen von einer oder mehreren Lagen aus einer geflochtenen oder anders gewickelten Verstärkung umgeben sein kann. Der Kernschlauch kann ein thermoplastisches Material, wie ein Polyamid, Polyolefin, Polyvinylchlorid oder Polyurethan, oder ein synthetisches Kautschukmaterial, wie Buna N oder Neopren, sein, wobei die fakultative Verstärkung vorzugsweise ein Nylon, Polyester oder Aramidfilament oder -garn ist. Für erhöhte Verschleißfestigkeit sind der Kernschlauch und gegebenenfalls die Verstärkung in der Regel mit einer Außenhülle bedeckt, die aus demselben oder einem anderen Material wie der Kernschlauch ausgebildet sein kann, vorzugsweise jedoch aus einem Polymermaterial mit höherer Verschleißfestigkeit ausgebildet ist, bei dem es sich um ein Polyamid, Polyolefin, Polyvinylchlorid oder Polyurethan handeln kann. Repräsentative Luftbrems- und andere Schlauchkonstruktionen und aus solchem Schlauchmaterial ausgebildete Spiralen und Bündel sind in den US-Patentschriften Nr. 6,576,312; 6,098,666; 6,071,579; 6,066,377; 5,392,541; 5,232,645; 4,653,541; 4,009,734; 3,977,440 und RE38,087, in der US-Patentanmeldungsveröffentlichung 2003/0145896 und in der UK-Patentanmeldung 2,239,503 beschrieben. Handelsübliche Luftbremsschläuche und -spiralen werden von der Parflex Division von Parker-Hannifin Corp., Ravenna, Ohio, USA, hergestellt und vertrieben.
Andere mehrlagige Schlauchkonstruktionen, wie sie für Kraftstoffleitungsanwendungen verwendet werden, enthalten eine Bindungs- oder Verbindungslage zwischen einer inneren Fluorpolymerlage oder -einlage und eine zweite Lage aus einem stärkeren, robusteren und in der Regel preisgünstigeren Material, wie einem Nylon, Polyamid oder Polyurethan, die als eine Verstärkung oder Hülse für die Einlage verwendet werden kann. Die Verbindungslage, die als eine Co- oder Triextrusion mit der Einlage und der zweiten Lage ausgebildet werden kann, wird so formuliert, dass sie chemisch sowohl mit dem Fluorpolymermaterial der Einlage und dem Material der zweiten Lage kompatibel ist, so dass zwischen der Einlage und der Verbindungslage und der Verbindungslage und der zweiten Lage eine Verbindung durch thermische Verschmelzung erzielt werden kann, wodurch das Schlauchmaterial zu einer integralen Struktur verfestigt wird. Die Verwendung solcher Verbindungslagen schreibt die Auswahl spezifischer Materialien für die Einlage und die zweite Lage vor, so dass diese mit dem Material der Verbindungslage und umgekehrt kompatibel sind, und es wird geglaubt, dass diese auf die Verwendung von in der Schmelze verarbeitbaren Fluorpolymeren, wie Polyvinylidenfluorid (PVDF) oder Ethylentetrafluorethylen (ETFE), beschränkt ist.
Mehrlagige Schlauchkonstruktionen im Allgemeinen sind in der gemeinsam übertragenen, gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 10,108,715, eingereicht am 26. März 2002 und mit dem Titel „Tubular Polymeric Composites For Tubing and Hose Constructions", gezeigt. Andere Konstruktionen sind in den US-Patentschriften Nr. 6,066,377; 6,041,826; 6,039,085; 6,012,496; 5,996,642; 5,937,911; 5,891,373; 5,884,672; 5,884,671; 5,865,218; 5,743,304; 5,716,684; 5,678,611; 5,570,711; 5,566,720; 5,524,673; 5,507,320; 5,500,263; 5,480,271; 5,469,892; 5,460,771; 5,419,374; 5,383,087; 5,284,184; 5,219,003; 5,167,259; 5,112,692; 5,093,166; 5,076,329; 5,038,833; 4,706,713; 4,627,844 und 3,561,493, in den deutschen Patentveröffentlichungen Nr. DE 4001126 ; 3942354 und 3921723 und 3821723, in den japanischen Patentveröffentlichungen Nr. JP 61171982 ; 4224939 und 140585, in den europäischen Patentveröffentlichungen Nr. EP 1002980, 992518 und 551094, in den internationalen (PCT-) Veröffentlichungen Nr. WO 99/41538; 99/41073; 97/44186 und 93/21466 und in der GB-Patentveröffentlichung Nr. GB 2204376 gezeigt.
WO 95/27866 offenbart einen mehrlagigen Schlauch, der eine äußere Lage, die aus einem extrudierbaren, in der Schmelze verarbeitbaren thermoplastischen Kunststoff zusammengesetzt ist; eine dünne Zwischenbindungslage, die mit der äußeren Lage verbunden ist und aus einem extrudierbaren, in der Schmelze verarbeitbaren thermoplastischen Kunststoff zusammengesetzt ist, der zu einer ausreichend dauerhaften flächigen Adhäsion an der äußeren Lage fähig ist; und eine innere Lage (14), die aus einem extrudierbaren, in der Schmelze verarbeitbaren thermoplastischen Kunststoff zusammengesetzt ist, der zu einer ausreichend dauerhaften flächigen Adhäsion an der Zwischenbindungslage fähig ist, enthält.
US-A-5 313 987 offenbart ein mehrlagiges Kunststoffrohr, das aus mindestens einer äußeren Lage, die auf Polyamid basiert, und mindestens einer Lage aus einem linearen, kristallinen Polyester, der mit Isocyanaten modifiziert ist, besteht.
US-A-6 071 579 offenbart einen mehrschichtigen Druckluftbremsschlauch, der innere und äußere Lagen aus Nylon mit einer Zwischenfaserverstärkungslage enthält. Das Schlauchmaterial enthält weiterhin eine und vorzugsweise zwei Lagen aus Polyethylen hoher Dichte, die neben einer der Lagen aus Nylon angeordnet ist bzw. sind, wobei eine Schutzlage die Faserverstärkungslage von der Lage aus Polyethylen hoher Dichte trennt. Die Schutzlage ist vorzugsweise eine dünne Lage aus Nylon oder Nylongemisch. Die Lage aus Polyethylen hoher Dichte kann Verträglichkeitsmacher enthalten, die eine Delaminierung verhindern.
Es wird geglaubt, dass alternative mehrlagige röhrenförmige (schlauchartige) polymere Verbünde für Druckluftbremsschlauchanwendungen und in einer Vielfalt an Flüssigkeitsübertragungs- und Steuerungsanwendungen geeignet wären. In dieser Beziehung können Schläuche der hierin einbezogenen Art in harten oder sogar normalen Betriebsumgebungen, wie in mobilen oder industriellen pneumatischen oder hydraulischen Anwendungen, einer Vielfalt an Umweltfaktoren und mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt werden, die nicht immer vorhergesagt werden können. Es wird daher erwartet, dass Schlauchkonstruktionen, die eine verbesserte Leistung bieten, aber ökonomisch sind, von zahlreichen Industrien gut aufgenommen werden würden.
AUSSAGE DER ERFINDUNG
Erfindungsgemäß wird ein röhrenförmiges polymeres Verbundelement bereitgestellt, umfassend eine innerste Lage, die ein erstes thermoplastisches Polymermaterial umfasst; eine äußerste Lage, die ein zweites thermoplastisches Polymermaterial umfasst, das mit dem ersten thermoplastischen Material identisch ist oder sich von diesem unterscheidet; und mindestens eine Zwischenlage zwischen der innersten und der äußersten Lage, wobei die innerste und die äußerste Lage jeweils direkt mit einer der Zwischenlagen verbunden sind und wobei das erste und das zweite thermoplastische Polymermaterial jeweils unabhängig voneinander aus der Gruppe bestehend aus Polyamiden und Copolymeren und Mischungen davon ausgewählt sind, wobei das Element dadurch gekennzeichnet ist, dass die Zwischenlage ein drittes thermoplastisches Polymermaterial umfasst, das sich von dem ersten und dem zweiten thermoplastischen Material unterscheidet und aus der Gruppe bestehend aus: (i) Polyurethanen, Polyurethan-Copolymeren und Mischungen davon; und (ii) Polyestern, Copolyestern und Copolymeren und Mischungen davon ausgewählt ist, und die innerste Lage, die äußerste Lage und die Zwischenlage jeweils eine Dicke aufweisen, wobei die Dicke der Zwischenlage dicker als die Dicken der innersten und der äußersten Lage ist.
Ausführungsformen der Erfindung stellen polymere Verbünde und Artikel, wie Röhren, die gerade oder gewendelt sein können, und daraus konstruierte Schläuche, bereit. Insbesondere kann ein mehrlagiger oder röhrenförmiger (schlauchartiger) Verbund bereitgestellt werden, der mittels Extrusion, Coextrusion oder Abformen ausgebildet werden kann. Dadurch, dass der die Erfindung verkörpernde Verbund aus einer Zwischenlage aus einem thermoplastischen Kunstharz, wie einem Polyester oder Copolyester oder einem Polyurethan oder einem Verbund aus einem thermoplastischen Kunstharz und Faserfüllstoff ausgebildet wird, wobei diese Lage in bestimmten Konstruktionen direkt, d. h. ohne Verwendung eines Klebstoffs oder einer Verbindungslage, zwischen inneren und äußeren Lagen eines anderen thermoplastischen Kunstharzmaterials, wie einem Nylon oder anderen Polyamid, das chemisch oder gegen Umwelteinflüsse beständiger sein kann, verbunden werden kann, kann er insbesondere für die Verwendung als Schlauch für Druckluftbremssysteme von Fahrzeugen und/oder als ein Kernschlauch in einer verstärkten Schlauchkonstruktion sowie in anderen Anwendungen, die eine chemische Beständigkeit und/oder eine Einhaltung von Industrie- oder Regierungsnormen erfordern, adaptiert werden. In der Regel werden die chemisch oder gegen Umwelteinflüsse beständigeren Lagen als eine innerste und/oder äußerste Lage der Verbundstruktur bereitgestellt.
In einer repräsentativen Ausführungsform kann die Verbundstruktur der Erfindung als innerste und äußerste Lagen aus Nylon aufweisend ausgebildet sein, wobei jede der Lagen direkt oder indirekt mit einer Zwischenlage verbunden ist, bei der es sich um ein und dieselbe Zwischenlage in einer Konstruktion aus drei Lagen oder zwei verschiedene Zwischenlagen in einer Konstruktion aus fünf oder mehr Lagen handeln kann, wobei die Zwischenlage aus einem Polyester, Copolyester oder Polyurethan-Elastomer ist, wobei dieses Elastomer mit einem oder mehreren Fasermaterialien gefüllt sein kann, bei denen es sich um Glas-, Kohlenstoff-, Polymer-, Keramik- oder Metallfaser oder dergleichen handeln kann. Die so ausgebildete Struktur kann als ein Kernschlauch verwendet werden, über den eine oder mehrere Lagen aus einer faserförmigen Verstärkungslage geflochten oder gewickelt sein können, um Beständigkeit gegen Innen- und Außendrücke bereitzustellen. Zudem kann eine solche Struktur, entweder als gewendelt oder nicht gewendelt und als nicht verstärkt und als eine oder mehrere Verstärkungslagen aufweisend, als Schlauch für Druckluftbremssysteme verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung umfasst demgemäß die Strukturen und daraus konstruierten Artikel, die über die Kombination von Elementen verfügen, die in der folgenden ausführlichen Offenbarung beispielhaft angeführt sind. Vorteile der vorliegenden Erfindung beinhalten eine röhrenförmige Verbundstruktur, die für sich als Schlauch oder als Kernschlauch für einen Schlauch verwendet werden kann und die Biegsamkeit, Formbarkeit, Kriechwiderstand und Einsteck- oder eine andere Einbausicherung bereitstellt, die gegenüber vielen existierenden mehrlagigen Schlauchkonstruktionen verbessert ist. Zu weiteren Vorteilen zählt eine Schlauchkonstruktion, die ökonomisch herzustellen ist und zutreffende DOT- und SAE-Normen für Luftbremsschläuche und -spiralen erfüllt. Diese und andere Vorteile sollten Fachleuten auf Grundlage der hierin enthaltenen Offenbarung offensichtlich sein.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Zwecks eines vollständigeren Verständnisses des Wesens und der Aufgaben der Erfindung sollte auf die folgende ausführliche Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen Bezug genommen werden, in denen:
1 eine Seitenschnittansicht eines repräsentativen dreilagigen röhrenförmigen Verbundelements gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
2 eine Seitenschnittansicht eines repräsentativen fünflagigen röhrenförmigen Verbundelements gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
3 eine Seitenschnittansicht eines repräsentativen siebenlagigen röhrenförmigen Verbundelements gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
4 eine radiale Schnittansicht eines repräsentativen alternativen dreilagigen röhrenförmigen Verbundelements gemäß der vorliegenden Erfindung ist und
5 eine radiale Schnittansicht eines repräsentativen alternativen fünflagigen röhrenförmigen Verbundelements gemäß der vorliegenden Erfindung ist.
Die Zeichnungen werden in Verbindung mit der folgenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung weiter beschrieben.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
In der folgenden Beschreibung wird bestimmte Terminologie aus Gründen der Einfachheit anstatt zum Zwecke einer etwaigen Einschränkung angewendet. Zum Beispiel bezeichnen die Ausdrücke „vor", „hinter", „rechts", „links", „obere" und „untere" Richtungen in den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird, wobei die Ausdrücke „nach innen gerichtet", „innere" oder „innen" und „nach außen gerichtet", „äußere" oder „außen" sich jeweils auf Richtungen zur Mitte des Bezugselements hin oder von dieser weg beziehen und die Ausdrücke „radial" oder „horizontal" und „axial" oder „vertikal" sich jeweils auf Richtungen, Achsen oder Ebenen beziehen, die senkrecht und parallel zur mittleren Längsachse des Bezugselements sind. Terminologie mit ähnlicher Bedeutung, die sich von den oben spezifisch erwähnten Wörtern unterscheidet, wird ebenfalls als zum Zwecke der Einfachheit anstatt in einem etwaigen Sinne der Einschränkung verwendet erachtet.
In den Figuren kann auf Elemente mit einer alphanumerischen Benennung hierin kollektiv oder alternativ, wie aus dem Zusammenhang ersichtlich sein wird, nur mit dem numerischen Teil der Benennung Bezug genommen werden. Des Weiteren können die Bestandteile verschiedener Elemente in den Figuren mit separaten Bezugsziffern bezeichnet werden, die so zu verstehen sind, dass sie sich auf diesen Bestandteil des Elements und nicht auf das Element als Ganzes beziehen. Allgemeine Verweise, zusammen mit Verweisen auf Räume, Oberflächen, Abmessungen und Ausdehnungen, können mit Pfeilen gekennzeichnet werden.
Zu Veranschaulichungszwecken des folgenden Diskurses werden die Grundsätze des hierin einbezogenen mehrlagigen röhrenförmigen polymeren Verbunds oder Laminats der Erfindung in Verbindung mit dessen Nutzung als flexibler Schlauch, der gerade oder gewendelt sein kann, wie für Druckluftbremsanwendungen für Fahrzeuge, beschrieben. Man wird jedoch zu schätzen wissen, dass Gesichtspunkte der vorliegenden Erfindung Anwendung in anderen Schlauchanwendungen finden können, wie in Bündeln aus mehreren Schläuchen oder als ein Kernschlauch oder ein anderes Element in einer flexiblen Druck- oder Vakuumschlauchkonstruktion, wie für Hydraulik- oder Pneumatik-, Signalgebungs-, Steuerungs- oder allgemeine Flüssigkeitsübertragungsanwendungen. Eine Verwendung in jenen derartigen anderen Anwendungen sollte daher als ausdrücklich innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung angesehen werden.
Dann also unter Bezugnahme auf die Figuren, in denen entsprechende Bezugszeichen verwendet werden, um entsprechende Elemente überall in den mehreren Ansichten mit äquivalenten Elementen, auf die mit primären oder sequentiellen alphanumerischen Benennungen Bezug genommen wird, zu bezeichnen, ist ein repräsentatives dreilagiges röhrenförmiges polymeres Verbundelement gemäß der vorliegenden Erfindung allgemein in einem perspektivischen Ausschnitt bei 10 in 1 gezeigt. In der Grundkonstruktion ist das Element 10, das gerade oder gewendelt sein kann, als eine Länge flexiblen Schlauchs konfiguriert, der sich der Länge nach längs einer mittleren Längsachse 12 erstreckt. In der gezeigten Ausführungsform hat das Element 10 eine umlaufende äußere Oberfläche 14 und eine umlaufende innere Oberfläche 16 und ist aus einem Laminat einer röhrenförmigen äußersten Lage 18, einer röhrenförmigen innersten Lage 20, die mit der äußersten Lage 18 konzentrisch ist, und mindestens einer röhrenförmigen Zwischenlage 22, die mit der äußersten Lage 18 und der innersten Lage 20 konzentrisch ist und in der Konstruktion 10 an diese integral angrenzt.
Obgleich die äußere Oberfläche 14 und die innere Oberfläche 16 als die äußerste bzw. die innerste Oberfläche des in der Figur dargestellten Artikels gezeigt sind, wird man zu schätzen wissen, dass in einer Schlauchkonstruktion eine oder mehrere Verstärkungslagen oder zusätzliche Kunstharzlagen oder eine Hülse oder Hülle auf oder um die äußere Oberfläche 14 oder diese anderweitig umgebend oder in die innere Oberfläche 16 im Fall einer Faser, eines Drahts, einer Metallfolie, eines Bands, einer Folie oder dergleichen gewirkt, geflochten, gewebt, gewickelt oder umwickelt oder alternativ extrudiert, gegossen oder aufgetragen, wie im Fall einer zusätzlichen Kunstharzlage, sein kann. Die Materialien, die die Verstärkungs- oder Decklage oder zusätzlichen Kunstharzlagen bilden, können mit Metallen, Ruß, Pigmenten, Farbstoffen, Reflexionsmitteln oder anderen Füllstoffen in Teilchen-, Schuppen-, Faser- oder einer anderen Form beladen sein, um das Element 10 für Anwendungen elektrisch leitfähig zu machen, die elektrische Leitfähigkeit oder Ableitung elektrostatischer Aufladung bedingen, und/oder um je in Abhängigkeit von dem Füllstoff Farbkennzeichnung oder erhöhte Sichtbarkeit bereitzustellen. Separate elektrisch leitfähige oder reflektierende Faser- oder Kunstharzlagen, Drähte und andere Elemente (nicht gezeigt) können ebenfalls in oder auf der mehrlagigen Struktur von Element 10 eingebunden werden, um elektrische Leitfähigkeit, Ableitung elektrostatischer Aufladung oder erhöhte Sichtbarkeit bereitzustellen.
Die äußerste Lage 18 und die innerste Lage 20 sind jeweils aus einem thermoplastischen Material ausgebildet, bei dem es sich um ein Homo- oder Copolymer oder eine Mischung davon, d. h. eine Mischung aus einem oder mehreren Homopolymeren, einem oder mehreren Copolymeren oder einem oder mehreren Homopolymeren und einem oder mehreren Copolymeren, handeln kann. Ein solches thermoplastisches Material kann gefüllt oder ungefüllt sein und kann in den Lagen 18 und 20 dasselbe oder verschieden sein, für viele Anwendungen, wie Druckluftbremsschläuche, kann es jedoch dasselbe sein. Wie hierin verwendet, wird der Ausdruck „thermoplastisches Material" austauschbar mit „in der Schmelze verarbeitbares Material" verwendet und steht im Gegensatz zu nicht in der Schmelze verarbeitbaren Materialien, wie Duroplasten oder nicht wärmehärtbaren Kunststoffen, die anderweitig eine Schmelzviskosität vorweisen, die ausreichend hoch ist, um einen Fluss und eine Verarbeitung mit herkömmlichen Schmelzextrusions- oder -abformungsvorgängen auszuschließen und daher notwendig machen, dass das Material unter Verwendung von Sinter- oder Lösemittelverarbeitungstechniken verarbeitet wird. Solche Materialien, die hierin als „Kunstharze" bezeichnet werden, werden in der Regel einen Schmelzpunkt von zwischen etwa 110 – 230 °C und eine Wärmezersetzungstemperatur, die die obere Verarbeitungsgrenze des Kunstharzes definiert, von zwischen etwa 150 – 260 °C aufweisen. Wie ebenfalls hierin verwendet, kann „Schmelzpunkt" ein Übergang von einer formbeständigen kristallinen oder glasartigen festen Phase in eine erweichte oder anderweitig viskose Phase, die allgemein als intermolekulare Kettenrotation und, wie zwischen Lagen, Kettendiffusion und/oder andere Vermischung aufzeigend gekennzeichnet sein kann. Für amorphe oder andere thermoplastische Kunstharze, die keine klar definierte Schmelzspitze haben, wird der Ausdruck Schmelzpunkt austauschbar mit Glasumwandlungs- oder Erweichungspunkt verwendet.
Für Druckluftbremsschlauchanwendungen kann ein Polyamid und insbesondere ein Polyamid der Art, die allgemein in solchen Anwendungen eingesetzt wird, wie ein Weich- oder Hartnylon, bei dem es sich um Nylon 6, 6/66, 6/12 oder in der Regel 11 oder 12 handeln kann, für das Material oder die Materialien, die die Lagen 18 und 20 bilden, bevorzugt sein, um das gewünschte Ausmaß an chemischer Beständigkeit bereitzustellen. Wie hierin verwendet, sollte „chemische Beständigkeit" so verstanden werden, dass sie für die Fähigkeit steht, Anschwellen, Haarrissbildung, Spannungsrissbildung oder Korrosion zu widerstehen oder anderweitig einem Angriff durch Benzin, Dieselkraftstoff und anderen Motorflüssigkeiten oder Kohlenwasserstoffen sowie organischen Lösemitteln, wie Methanol, oder anorganischen Lösemitteln, wie Wasser oder Kochsalzlösung, standzuhalten. Das spezifische Nylon oder das andere Polyamid kann aus Gründen des Preises und/oder der Betriebstemperatur, der chemischen Kompatibilität mit der beförderten Flüssigkeit, der Flüssigkeits-, Lösemittel- oder Feuchtigkeitsbeständigkeit oder Beständigkeit gegen Umwelteinflüsse, des Biegemoduls, der Härte oder einer anderen physikalischen Eigenschaft ausgewählt werden und wird in der Regel einen Schmelzpunkt von zwischen etwa 175 – 235 °C und eine Wärmezersetzungstemperatur von zwischen etwa 195 – 280 °C aufweisen.
Das Material, das jede der Zwischenlagen 22 bildet, ist ebenfalls ein thermoplastisches Material, bei dem es sich wiederum um ein Homo- oder Copolymer oder eine Mischung davon, d. h. eine Mischung aus einem oder mehreren Homopolymeren, einem oder mehreren Copolymeren oder einem oder mehreren Homopolymeren und einem oder mehreren Copolymeren, handeln kann, es kann sich jedoch von dem Material oder den Materialien, das bzw. die die Lagen 18 und 20 bildet bzw. bilden, unterscheiden. Ein solches thermoplastisches Material, das wiederum gefüllt oder ungefüllt sein kann, kann in jeder der Zwischenlagen 22 dasselbe oder verschieden sein, für viele Anwendungen, wie Druckluftbremsschläuche, kann es jedoch dasselbe sein. Das Material oder die Materialien, das bzw. die die Zwischenlage 22 bildet bzw. bilden, kann bzw. können ein Kunstharz oder Kunstharze von einer universelleren Sorte sein als das bzw. die, das bzw. die die Lagen 18 und 20 bildet bzw. bilden.
Zu geeigneten derartigen universelleren Kunstharzmaterialien zählen Polyester und Copolyester sowie Polyurethane, einschließlich derjenigen aus solchen Materialien, die als zumindest ein wenig elastomer eingestuft werden können. Wie hierin verwendet, wird dem Ausdruck „elastomer" seine herkömmliche Bedeutung des Aufzeigens gummiartiger Eigenschaften der Nachgiebigkeit, Elastizität und Druckableitung, geringen Druckverformung, Flexibilität und einer Fähigkeit zur Erholung nach Verformung, d. h. Spannungserholung, zugeschrieben. Solche Materialien können relativ flexibler sein, d. h. ein niedrigeres Biegemodul aufweisen, als das Polyamidmaterial oder die Polyamidmaterialien, das bzw. die die Lagen 18 und 20 bildet bzw. bilden, oder anderweitig aufgrund des Temperaturverhaltens, der Festigkeit oder anderer physikalischer oder mechanischer Eigenschaften und/oder der Kompatibilität mit dem Material oder den Materialien der Lagen 18 und 20 oder aufgrund einer Konvergenz einer oder mehrerer der vorstehenden Eigenschaften ausgewählt werden.
Zum Beispiel können eine Härte von zwischen etwa 80 Shore A und 75 Shore D und ein Biegemodul von zwischen etwa 10.000 und 100.000 psi die gewünschte Konvergenz von Flexibilität und Druckfestigkeit für einen Arbeits- oder Betriebsnenndruck von mindestens etwa 150 psi (1 MPa) bereitstellen. Insbesondere kann eine Härte, wie gemäß ASTM D-2240, von zwischen etwa 63 – 83 Shore D als bevorzugt und von zwischen etwa 70 – 75 Shore D als am meisten bevorzugt betrachtet werden, insofern eine solche Härte eine optimale Leistung beim Erfüllen passender Heißzugfestigkeitsprüfanforderungen, wie gemäß SAE J1131 und/oder J2494, bereitstellen kann und zudem eine verbesserte Spiralbeibehaltung im Fall von gewendelten Schläuchen bereitstellen kann.
In der Tat kann darüber hinaus, wenn die Zwischenlage 22 aus einem Material mit einem Biegemodul ausgebildet ist, das niedriger als das des Polyamidmaterials oder der Polyamidmaterialien, das bzw. die die Lagen 18 und 20 bildet bzw. bilden, eine mehrlagige Schlauchkonstruktion vorgesehen werden, die flexibler als eine einlagige Nylonkonstruktion oder als eine mehrlagige Konstruktion ist, die Materialien mit einem höheren Modul einsetzt, wie Polyethylen hoher Dichte, während Handels- oder behördliche Normen, wie die SAE-Norm J844, „Nonmetallic Air Brake System Tubing" (Juni 1998), die SAE-Norm J2484, „Push-To-Connect Tube Fittings for Use in the Piping of Vehicular Air Brake" (Mai 2000), und die SAE-Norm J1131, „Performance Requirements for SAE J844 Nonmetallic Tubing and Fitting Assemblies Used in Automotive Air Brake Systems" (August 1998), und die DOT FMVSS 106 (49 CFR § 571.106), noch immer erfüllt werden.
Zu geeigneten TPU-Elastomeren (TPU = thermoplastisches Polyurethan) zählen Polyester oder auf Polyesterpolyol basierende Materialien sowie jene, die auf hydroxylterminierten Polycarbonaten, Polycaprolactamen, Polyolefinen, Polyacrylaten oder auf Kombinationen davon basieren. Insbesondere können Materialien, die mit den Polyamidmaterialien der Lagen 18 und 20 kompatibel sind, als für Druckluftbremsschlauch- und -spiralkonstruktionen bevorzugt betrachtet werden. Mit „kompatibel" ist gemeint, dass das TPU-Material der Zwischenlage 22 direkt mit dem Material oder den Materialien der Lagen 18 und 20 verbunden werden kann, um eine Integral-, Verbund- oder Laminatstruktur des Elements 10 ohne Verwendung eines dazwischen liegenden Klebstoffs oder einer dazwischen liegenden Verbindungs- oder anderen Lage auszubilden. Vorzugsweise ist auch möglich, eine solche Verbindung ohne umfangreiche Vorbereitung, Grundierung oder andere Oberflächenbehandlungen zu erwirken, um zu ermöglichen, dass das Element 10 zur gewerblichen Produktion in einem Minimum an Verarbeitungsarbeitsschritten mittels einer kontinuierlichen Coextrusion oder anderen Extrusion, wie Kreuzschlitz- oder sequentieller Extrusion, zusätzlich zum Abformen oder „Co-Molding" oder anderen Vorgängen, wie Beschichtung, oder einer Kombination von Extrusion, Abformen und/oder Beschichtung ökonomischer ausgebildet werden kann. Die jeweiligen zwischen den jeweiligen Lagen 18 und 22 und den Lagen 20 und 22 gebildeten Verbindungen werden im Allgemeinen von den jeweiligen Zusammensetzungen dieser abhängen, können jedoch aus einer oder mehreren Komponenten bestehen, die von der Beschaffenheit her chemisch, wie durch kovalente, Ionen- oder Wasserstoffbindungs-, d. h. Wasserstoffbrückenbindungs-, oder Vernetzungsreaktionen, elektrostatische, Van-der-Waals- oder andere Anziehungskräfte, oder eine thermische Verschmelzung, wie durch Verkettung oder andere Vermischung von Schmelzematerial aus den Lagen, sein können. Bei Anwendung von Druck, wie Düsen-, hydrostatischem oder Formdruck, gefolgt von Abkühlung auf beispielsweise Umgebungstemperatur kann eine integrale, kohäsive Verbindung oder „Schweißnaht" zwischen den Lagen gebildet werden, die im Allgemeinen eine Bindefestigkeit, wie eine Schälfestigkeit, von zwischen etwa 15 – 60 Pfund pro linearem Zoll (pounds per linear inch, pli) (26 – 105 Newton pro linearem Zentimeter (N/cm)) aufweisen kann. In der Tat wurde beobachtet, dass die zwischen den Materialien der Lagen 18 und 22 und der Lagen 20 und 22 erzielte Verbindung in einigen Fällen derart ist, dass ihre Zugfestigkeit die Dehngrenze der Basismaterialien übersteigen kann und die Verbindung zwischen den Lagen in dieser Beziehung als kohäsiv, d. h. untrennbar, eingestuft werden kann.
Repräsentative TPU-Materialien werden unter dem Namen Estane^® von Noveon, Inc., Cleveland, OH, USA, und unter dem Namen Elastollan^® von BASF Corp., Wyandotte, MI, USA, vertrieben. Besonders bevorzugte TPU-Materialien werden unter den Bezeichnungen X-1013, X-1014 und X-4490 von Noveon, Inc., vertrieben. Wie weiter in der US-Patentanmeldungsveröffentlichung 2003/0139509 und der internationalen (PCT-) Veröffentlichung Nr. WO 03/057752 beschrieben ist, sind solche Materialien, obgleich sie einen verhältnismäßig hohen Härtemesswert innerhalb des bevorzugten Bereichs von zwischen etwa 63 – 83 Shore D aufweisen, trotzdem noch immer unter Anwendung herkömmlicher Techniken extrudierbar. In diesem Zusammenhang sind solche Materialien hochkristallin, dadurch dass sie einen Gehalt an Hartsegmenten von mindestens etwa 20 Gew.-% aufweisen, sind aber derart modifiziert, dass sie eine die Kristallisation verzögernde Komponente enthalten, wie ein oder mehrere kurzkettige oder monomere Diole, die verzweigt oder substituiert sind oder Heteroatome enthalten. Eine solche Komponente wird in einer Menge bereitgestellt, die dazu ausreicht, die Kristallbildung während der Extrusion zu verringern und den Beginn der Kristallisierung zu verzögern, bis die Zusammensetzung die Düse oder einen anderen Auslass des Extruders, in dem die Zusammensetzung reaktiv verarbeitet werden kann, erreicht. Somit werden, indem zugelassen wird, dass die Kristallisierung des Hartsegments voranschreitet, jedoch mit einer verminderten Geschwindigkeit, die wünschenswerten physikalischen und chemischen Eigenschaften des TPU, wie Verschleißfestigkeit, Hitze-, Chemikalien- und Lösemittelbeständigkeit, erzielt, ohne eine übermäßige Anreicherung von Feststoffen im Extruder zu verursachen. Wie hierin verwendet, kann „Gehalt an Hartsegmenten" als gleich der Summe der Gewichtsprozente der Isocyanatkomponente, etwaiger Kettenverlängerer und der die Kristallisation verzögernden Komponente, geteilt durch das Gesamtgewicht der TPU-Zusammensetzung, d. h. einschließlich der Polyolkomponente, definiert werden.
Zu geeigneten Polyestermaterialien zählen Copolyester und Elastomere, die Copolyetherester oder Copolyesterester sein können oder anderweitig durch die Reaktion eines oder mehrerer Diole oder einer oder mehrerer Disäuren gebildet sein können. Wie zuvor, wenn die Zwischenlage 22 aus kompatiblen Materialien gebildet ist, kann sie vernetzt oder anderweitig chemisch oder durch Verschmelzung mit jeder der Lagen 18 und 20 an ihrer Berührungsfläche verbunden werden, um eine integrale, röhrenförmige Verbundstruktur des Elements 10 zu bilden. Repräsentative Polyestermaterialien werden unter dem Namen Arnitel^® von DSM Engineering Plastics, Evanville, IN, USA, und unter dem Namen Hytrel^® von DuPont, Wilmington, DE, USA, vertrieben.
Das Polyestermaterial der Lage 22 kann, soweit es nicht direkt mit dem Polyamidmaterial oder den Polyamidmaterialien der Lagen 18 und 20 kompatibel ist, gemischt oder anderweitig modifiziert werden, beispielsweise mit in der Regel zwischen etwa 5 – 25 Gew.-% eines funktionalisierten thermoplastischen Klebeharzes (TPA-Harzes) oder eines anderen Kunstharzes. Mit „funktionalisiert" ist gemeint, dass das TPA-Basisharz, bei dem es sich um ein Ethylenvinylacetat (EVA) oder ein anderes Copolymer oder ein Polyolefinhomo- oder -copolymer, wie Polyethylen, Polypropylen oder Ethylen/Acrylat, oder eine Mischung eines oder mehrerer solcher Polymere und Copolymere handeln kann, mit einem oder mehreren reaktionsfähigen Monomeren umgesetzt oder vermischt werden kann, so dass es funktionelle Gruppen oder Stellen aufweist, die mit dem Material oder den Materialien der Lagen 18 und 20 vernetzen oder sich anderweitig chemisch mit diesen verbinden können. Das TPA-Basisharz wird in der Regel mit Säure, Anhydrid oder Acrylat, wie mit Maleinsäureanhydrid, modifiziert sein. Dadurch, dass die Lagen 18, 20 und 22 wiederum extrudiert oder anderweitig ausgebildet werden, kann eine chemische Bindung an den Berührungsflächen zwischen den Lagen 18 und 22 und den Lagen 20 und 22 gebildet werden, wodurch wiederum die integrale, röhrenförmige Verbundstruktur des Elements 10 gebildet wird. Repräsentative funktionalisierte TPA-Materialien werden unter dem Namen Bynel^® von DuPont, Wilmington, DE, USA, vertrieben.
Je nach den Anforderungen der bestimmten einbezogenen Anwendung können ein oder mehrere der Materialien, die die Lagen 18, 20 und 22 bilden, mit einem oder mehreren Füllstoffen, Modifikatoren oder anderen Additiven gemischt werden. Solche Additive, die in jeder der Lagen dieselben oder verschieden und in flüssiger, Pulver-, Teilchen-, Schuppen-, Faser oder einer anderen Form sein können, können elektrisch leitfähige Füllstoffe, Mikrowellen abschwächende Füllstoffe, wärmeleitende Füllstoffe, Gleitmittel, Benetzungsmittel, Stabilisatoren, Antioxidantien, Pigmente, Farbstoffe, Farbmittel, Farben oder Trübungsmittel, wie für die Farbkennzeichnung des Schlauchs, Leuchtmittel, Mittel zur Lichtreflexion, Öle zur Kettenverlängerung, Klebrigmacher, Treibmittel, Schaumbildner und Schaumverhütungsmittel, Verstärkungsmittel, wie Glas, Kohlenstoff oder Textilfasern, und Flammenschutzmittel, wie Halogenverbindungen, Metalloxide und -salze, eingelagerte Graphitteilchen, Borate, Siloxane, Phosphate, Glas, Hohl- oder Festglas- oder dehnbare Mikroteilchen, Siliciumdioxid, Silikate, Glimmer und dergleichen enthalten. In der Regel sind die Additive mit dem Basismaterial vermischt oder anderweitig gemischt und können zwischen etwa 0,1 % – 80 % oder mehr des Gesamtvolumens der Formulierung umfassen. Ein besonders bevorzugter Modifikator für verbesserte Wärmebeständigkeit ist Polybutylenterephthalat (PBT).
Die Wanddicken jeder der Lagen 18, 20 und 22 können von einer beliebigen Dicke sein, sowohl absolut und relativ zur Dicke der anderen Lagen im Element 10, für viele Anwendungen können die äußerste Lage 18 und die innerste Lage 20 jedoch verhältnismäßig dünn sein, wie eine Dicke, mit „t₁" bzw. „t₂" bezeichnet, von zwischen etwa 5 – 20 mil (0,13 – 0,51 mm) aufweisend, wobei die Zwischenlage 22 verhältnismäßig dick ist, wie eine Dicke, mit „t₃" bezeichnet, von zwischen etwa 10 - 85 mil (0,25 – 2,20 mm) aufweisend. In dieser Beziehung können die Wanddicken t₁ und t₂ der äußersten Lage 18 und der innersten Lage 20, die aus einem verhältnismäßig teuren Nylon 11 oder 12 ausgebildet sein können, aus Kostenerwägungen bei der Herstellung eines flexiblen und ökonomischen Schlauchs, der Unternehmens- und behördliche Normen, wie im Fall von Druckluftbremsschläuchen SAE J844, J1131 und J2494 (oder vergleichbaren DIN-Normen) und DOT FMVSS106, erfüllt, auf dem Minimum gehalten werden, das erforderlich ist, um die gewünschte Chemikalienbeständigkeit oder Beständigkeit gegen Permeation, wie gegen Kraftstoff und andere Motorflüssigkeiten oder Kohlenwasserstoffe, bereitzustellen. Um jedoch den gewünschten Betriebsnenndruck zu erreichen sowie zwecks anderer Festigkeits- und Flexibilitätserwägungen, kann die Dicke t₃ der Zwischenlage 22, die im Wesentlichen als ein Füllstoff fungiert, da sie aus einem preisgünstigeren Polyester oder Polyurethan-Elastomer ausgebildet ist, zwischen etwa 10 – 85 mil (0,25 – 2,20 mm) betragen, ansonsten zwischen etwa 1 – 10 Mal dicker als die Dicken t₁ oder t₂. Die Dicken t₁ und t₂ können identisch oder verschieden sein, für viele Anwendungen, wie Druckluftbremsschläuche, sind sie jedoch in etwa identisch. Im Großen und Ganzen kann das Element 10 eine beliebige diametrische und Längsausdehnung haben und kann wie gezeigt im Allgemeinen im Querschnitt rund sein, kann alternativ jedoch einen elliptischen, vieleckigen oder anderen geometrischen Querschnitt aufweisen. Für eine Reihe von Druckluftbremsschlauchanwendungen kann das Element 10 eine Gesamtwanddicke, mit „T" bezeichnet, von zwischen etwa 0,023 – 0,092 Zoll (0,58 – 2,33 mm) und einen Außendurchmesser, mit „D_o" bezeichnet, von zwischen etwa 0,128 – 0,755 Zoll (3,25 – 19,18 mm) oder vergleichbare metrische Größen aufweisen. Natürlich kann man verstehen, dass das Element 10 alternativ als eine 2-lagige Konstruktion bereitgestellt werden kann, wie durch Streichung einer der Lagen 18 oder 20, wobei die Zwischenlage 22 somit als entweder die innerste oder die äußerste Lage des Elements bereitgestellt wird.
Sich als Nächstes der 2 zuwendend, ist mit 10' allgemein eine repräsentative 5-lagige Schlauchkonstruktion des Elements 10 bezeichnet. Die Konstruktion und Materialien des Elements 10' sind denen des Elements 10 ähnlich, mit der Ausnahme, dass die Zwischenlage 22 als zwei separate, aber benachbarte Lagen 22a und 22b extrudiert oder anderweitig ausgebildet ist, zwischen denen eine oder mehrere Verstärkungslagen 30 eingeschoben sind. Die Wanddicken jeder der Lagen 18, 20 und 22 können wiederum von einer beliebigen Dicke sein, sowohl absolut und relativ zur Dicke der anderen Lagen im Element 10', für manche Anwendungen können die Dicken t_3a und t_3b der Lage 22a bzw. 22b jedoch jeweils etwa die Hälfte der gewünschten Gesamtdicke der Zwischenlage und im Allgemeinen etwa die Hälfte der Dicke t₃ der Lage 22 in der 3-lagigen Konstruktion des Elements 10 (1) ausmachen, um die Gesamtwanddicke T', die zwischen etwa 0,023 – 0,092 Zoll (0,58 – 2,33 mm) beträgt, und den Außendurchmesser D_o, der zwischen etwa 0,128 – 0,755 Zoll (3,25 – 19,18 mm) beträgt, des Elements 10' innerhalb gewünschter Spezifikationen beizubehalten. Natürlich können die Dicken t_3a und t_3b jeweils alternativ in etwa mit der Dicke t₃ identisch oder sogar dicker als diese sein, wie für Anwendungen mit höherem Betriebsdruck. Die Zwischenlagen 22a und 22b können aus denselben thermoplastischen Materialien ausgebildet sein, wie sie in Verbindung mit der Lage 22 beschrieben wurden, und können aus denselben oder verschiedenen dieser Materialien ausgebildet sein.
Insbesondere in Bezug auf die Konstruktion des Elements 10' weisen die Zwischenlagen 22a und 22b jeweils eine innere Oberfläche 32a bzw. 32b auf und eine äußere Oberfläche 34a bzw. 34b auf, wobei die innere Oberfläche 32a der Zwischenlage 22a direkt mit der innersten Lage 20 verbunden ist und die äußere Oberfläche 34b der Zwischenlage 22b direkt mit der äußersten Lage 20 verbunden ist und wobei die Verstärkungslage 30 zwischen der äußeren Oberfläche 34a der Zwischenlage 22a und der inneren Oberfläche 32b der Zwischenlage 22b eingeschoben ist. In diesem Zusammenhang kann jede der einen oder mehreren Verstärkungslagen 30 geflochten, gewebt, gewickelt, wie spiralen- oder schraubenförmig, gewirkt, umwickelt oder anderweitig sukzessiv um die äußere Oberfläche 34a der Zwischenlage 22a ausgebildet sein, d. h. diese umgeben, wobei die Zwischenlage 22b dann über der Verstärkungslage oder den Verstärkungslagen 30 extrudiert oder anderweitig ausgebildet wird. Jede der Verstärkungslagen 30 kann aus einem oder mehreren Filamenten ausgebildet sein, bei denen es sich um Monofilamente, Endlosmultifilamente, d. h. Garn, Glasspinnfaden, Cord, Vorgarn, Faden, Band oder Stofflage, oder kurze „Stapelfasern" aus einem oder mehreren Fasermaterialien handeln kann. Das Fasermaterial, das in jeder der Lagen 30, die bereitgestellt werden, dasselbe oder unterschiedlich sein kann, kann ein natürliches oder synthetisches polymeres Material sein, wie ein Nylon, Baumwolle, Polyester, Polyamid, Aramid, Polyolefin, Polyvinylalkohol (PVA), Polyvinylacetat oder Polyphenylenbenzobisoxazol (PBO) oder eine Mischung, ein Draht aus Stahl, bei dem es sich um Edelstahl oder verzinkten, Messing-, Zink- oder zinkplattierten Stahl handeln kann, oder ein anderer Metalldraht oder ein Gemisch davon.
Für Druckluftbremsschlauchanwendungen, und wie in 2 gezeigt ist, wird in der Regel eine einzige Verstärkungslage 30 als aus einem Nylon-, Polyester- oder Aramidfilament oder -garn geflochten und als eine relativ offene Struktur mit Zwischenräumen, von denen einer mit 40 bezeichnet ist, zwischen den Filamenten, mit 42 bezeichnet, der Flechte aufweisend bereitgestellt. Die Zwischenlage 22b kann dadurch durch die Zwischenräume 40 mit der Lage 22a verschmolzen oder anderweitig verbunden werden, wobei die Verstärkungslage 30 selbst mechanisch, wie durch Einbetten in die Lagen 22a und 22b oder Einkapseln zwischen diesen, oder durch andere Verbindungsmittel, wie Verschmelzung oder chemische oder Klebeverbindung, oder eine Kombination davon oder anderweitig mit oder zwischen den Lagen 22a und 22b verbunden wird. Solche anderen Verbindungsmittel können mittels Solvatisieren, Klebrigmachen oder Weichmachen der Oberflächen der Lagen 22a, 22b und/oder 30 mit einem geeigneten Lösemittel, wie Carbonsäure oder eine andere organische Säure, Klebrigmacher oder Weichmacher, wie einer wässrigen oder anderen Lösung eines Amins, wie n-Methylpyrrolidon, oder eines Phenols, wie Metacresol oder Resorcinol, oder unter Verwendung eines Urethan-, Epoxid-, Vinylchlorid-, Vinylacetat-, Methylacrylat- oder anderen Klebstoffs mit einer Affinität für die Materialien, die die Lagen 22a, 22b und 30 bilden, oder anderweitig in der Art und Weise, die beispielsweise in den US-Patentschriften Nr. 3,654,967; 3,682,201; 3,773,089; 3,790,419; 3,861,973; 3,881,975; 3,905,398; 3,914,146; 3,982,982; 3,988,188; 4,007,070; 4,064,913; 4,343,333 und 4,898,212 und in der japanischen (Kokai) Veröffentlichung Nr. 10-169854 A2 und der kanadischen Patentschrift Nr. 973,074 und in der gleichzeitig anhängigen Anmeldung USSN 10/040,809, am 8. Januar 2002 eingereicht und in den Referenzen darin zitiert, beschrieben ist, bewirkt werden. Wie zuvor kann man verstehen, dass das Element 10' alternativ als eine 4-lagige Konstruktion bereitgestellt werden kann, wie durch Streichung einer der Lagen 18 oder 20, wobei eine der Zwischenlagen 22a und 22b somit als entweder die innerste oder die äußerste Lage des Elements bereitgestellt wird.
Sich nun der 3 zuwendend, ist mit 10'' allgemein eine repräsentative 7-lagige Schlauchkonstruktion des Elements 10 bezeichnet. Die Konstruktion und Materialien des Elements 10'' sind denen des Elements 10' von 2 ähnlich, mit der Ausnahme, dass zwei zusätzliche innere Lagen, mit 50a und 50b bezeichnet, zwischen den Zwischenlagen 22a und 22b extrudiert oder anderweitig ausgebildet sind, wobei die Verstärkungslage oder die Verstärkungslagen 30 jetzt zwischen den inneren Lagen 50a und 50b eingeschoben ist bzw. sind. Wie zuvor können die Wanddicken jeder der Lagen 18, 20 und 22 und der inneren Lagen 50a und 50b, mit t_4a bzw. t_4b bezeichnet, wiederum von einer beliebigen Dicke sein, sowohl absolut und relativ zur Dicke der anderen Lagen im Element 10'', für manche Anwendungen können die Dicken t_4a und t_4b der inneren Lagen 50a und 50b jedoch in etwa mit den Dicken t₁ und t₂ der äußersten Lage 18 und der innersten Lage 20 identisch oder anderweitig verhältnismäßig dünner als die Dicken t_3a und t_3b der Zwischenlagen 22a und 22b sein. Die inneren Lagen 50a und 50b können aus denselben thermoplastischen Materialien ausgebildet sein, wie sie in Verbindung mit den Lagen 18 und 22 beschrieben wurden, und können aus denselben oder verschiedenen dieser Materialien ausgebildet sein.
Insbesondere in Bezug auf die Konstruktion des Elements 10'' weisen die inneren Lagen 50a und 50b jeweils eine innere Oberfläche 52a bzw. 52b auf und eine äußere Oberfläche 54a bzw. 54b auf. Die innere Oberfläche 52a der inneren Lage 50a ist direkt mit der äußeren Oberfläche 34a der Zwischenlage 22a verbunden, wobei die äußere Oberfläche 54b der inneren Lage 50b direkt mit der inneren Oberfläche 32b der Zwischenlage 22b verbunden ist. Die Verstärkungslage 30 ist zwischen der äußeren Oberfläche 54a der inneren Lage 50a und der inneren Oberfläche 52b der inneren Lage 50b eingeschoben.
Sich nun die 4 ansehend, ist mit 100 allgemein eine alternative repräsentative 3-lagige Schlauchkonstruktion des Elements 10 bezeichnet. Die Konstruktion und Materialien des Elements 100 können denen des Elements 10 von 1 ähnlich sein, mit der Ausnahme, dass das Kunstharz der Zwischenlage 22, jetzt mit 102 bezeichnet, mit einem Füllstoff verstärkt ist, um das Erfordernis der Verstärkungslagen 30 von 2 und 3 zu umgehen. Indem so die Lage 30 eliminiert wird, während die gefüllte Lage 102 als extrudierbar beibehalten wird, können die Anforderungen an die Herstellungsausrüstung und die Komplexitäten des Vorgangs insofern reduziert werden, dass das Erfordernis und die Kosten für herkömmliche Spiralverstärkungsflechtmaschinen sowie die separaten Extruder für die Lagen 22a und 22b bei der Herstellung der Konstruktion 100 eliminiert werden können. Eine solche Konstruktion kann darüber hinaus ermöglichen, dass die Oberflächen 14 und 16 glatter und gleichmäßiger sind, und adaptiert dadurch die Konstruktion 100 insbesondere für die Verwendung mit Kupplungen der „Push-to-Connect"-Art. Wie zuvor können die Wanddicken der äußersten Lage 18 und der innersten Lage 20 und 22 verhältnismäßig dünn sein, wie eine Dicke von zwischen etwa 5 – 20 mil (0,13 – 0,51 mm) aufweisend, wobei die Zwischenlage 102 verhältnismäßig dick ist, wie eine Dicke von zwischen etwa 10 – 85 mil (0,25 – 2,20 mm) aufweisend.
In der Konstruktion des Schlauchs 100 kann die Kunstharzkomponente des Verbundmaterials der Zwischenlage 102 im Allgemeinen eine Bindemittel- oder andere kontinuierliche oder Matrixphase bilden, in die die Füllstoffkomponente als eine diskrete Phase dispergiert werden kann. Für die meisten Anwendungen eine Füllstoffbeladung von zwischen etwa 25 – 95 Gew.-% oder Vol.-%, je nachdem bezogen auf das Gesamtvolumen oder -gewicht, des Materials, das die Zwischenlage bildet.
Je nach der Anwendung und/oder der Kunstharzkomponente des Materials der Zwischenlage kann die Größe und Form der Füllstoffkomponente entscheidend sein oder auch nicht. Im Allgemeinen kann der Füllstoff jedoch eine beliebige Form oder Mischung von Formen aufweisen und wird hierin allgemein als „teilchenförmig" bezeichnet, was so verstanden werden sollte, dass es feste und hohle Kügelchen und Mikrokügelchen, dehnbare Blasen, Schuppen, Plättchen, Fasern, Stäbe, unregelmäßig geformte Teilchen, Pulver und insbesondere Fasern sein können, die geschnitzelt oder gewalkt oder „Whiskers" sein können. Für viele Anwendungen wird die Teilchengröße oder -verteilung des Füllstoffs in der Regel zwischen etwa 0,01 – 10 mil (0,25 – 250 μm) liegen, wobei es sich um einen mittleren durchschnittlichen oder kalkulatorischen Durchmesser, eine mittlere durchschnittliche oder kalkulatorische Länge oder eine andere Abmessung des Teilchens handeln kann. Zu geeigneten Faserfüllstoffen zählen Glas-, Kohlenstoff-, d. h. Graphit-, Polymer-, Keramik- oder Metallfasern und Gemische oder andere Kombinationen davon. Die Füllstofffasern können weiterhin in Abhängigkeit von der Wärme- oder elektrischen Leitfähigkeit, der Lubrizität, dem Kunstharzbedarf, der Härte, der chemischen Kompatibilität, wie mit der Kunstharzkomponente, dem Preis und/oder der Zugfestigkeit ausgewählt werden. In der Tat kann die Verbundzwischenlage 102 selbst durch eine mit verhältnismäßig hoher Zugfestigkeit ersetzt werden, die um die Lage 20 extrudiert oder gewickelt werden kann.
Soweit die Kunstharzkomponente des Materials der Zwischenlage 102 sich nicht mit einer der oder beiden Lagen 18 und 20 verschmelzt oder anderweitig selbstverschweißt, entweder inhärent oder wie modifiziert, kann eine Bindungs- oder Verbindungslage zwischen einer der oder beiden Lagen 18 und 20 und der Zwischenlage 102 verwendet werden. Wie in 5 gezeigt ist, worin das Schlauchelement 100 wieder bei 100' erscheint, kann eine Konstruktion aus 5 oder mehr Lagen als Verbindungslagen 110a und 110b enthaltend vorgesehen werden. In der Konstruktion 100' sind die Verbindungslagen 110a und 110b als verhältnismäßig dünn gezeigt, z. B. etwa 5 mil oder weniger, können jedoch als mit den Lagen 18 und 20 coextrudierte oder sequentiell extrudierte Lagen von einer beliebigen relativen Dicke sein. Jede der Verbindungslagen 110a und 110b, die je nach der jeweiligen Zusammensetzung der Lagen 18 und 20 aus demselben oder einem unterschiedlichen Material ausgebildet sein können, werden im Allgemeinen thermoplastisch oder anderweitig in der Schmelze verarbeitbar sein und werden insbesondere so formuliert sein, dass sie mit sowohl dem Kunstharz der entsprechenden Lage 18 oder 20 und dem Kunstharz der Zwischenlage 102 chemisch kompatibel sind, so dass eine thermische Verschmelzung oder andere Verbindung zwischen diesen erzielt werden kann, um dadurch den Schlauch 100' zu einer integralen Struktur zu verfestigen. Die Verwendung von Verbindungslagen bei der Verbindung von mehrlagigen Schlauchkonstruktionen ist weiter in den US-Patentschriften Nr. 6,066,377; 6,041,826; 6,039,085; 6,012,496; 5,996,642; 5,937,911; 5,891,373; 5,884,672; 5,884,671; 5,865,218; 5,743,304; 5,716,684; 5,678,611; 5,570,711; 5,566,720; 5,524,673; 5,507,320; 5,500,263; 5,480,271; 5,469,892; 5,460,771; 5,419,374; 5,383,087; 5,284,184; 5,219,003; 5,167,259; 5,112,692; 5,093;166; 5,076,329; 5,038,833; 4,706,713; 4,627,844 und 3,561,493, in den deutschen Patentveröffentlichungen Nr. DE 4001126 ; 3942354 und 3921723 und 3821723, in den japanischen Patentveröffentlichungen Nr. JP 61171982 ; 4224939 und 140585, in den europäischen Patentveröffentlichungen Nr. EP 1002980 und 551094, in den internationalen (PCT-) Veröffentlichungen Nr. WO 99/41538; 99/41073; 97/44186 und 93/21466 und in der GB-Patentveröffentlichung Nr. GB 2204376 beschrieben.
Somit wurden mehrlagige röhrenförmige polymere Verbünde und daraus konstruierte Artikel, wie Schläuche, beschrieben.
Die folgenden Beispiele, in denen alle Prozente und Anteile Gewichtsprozente und -anteile sind, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben, veranschaulichen die Ausübung der hierin einbezogenen Erfindung, sollten jedoch nicht als in einem etwaigen Sinne der Einschränkung aufgefasst werden.
BEISPIELE
BEISPIEL 1
Ein coextrudierter 5-lagiger Verbundschlauch (siehe 2) aus Nylon und Polyurethan (Außendurchmesser 3/8 Zoll (9,5 mm)) mit etwa 50 % Polyurethan des Gesamtgewichts wurde gemäß der vorliegenden Erfindung als eine 0,015 mil (0,38 mm) dicke Zwischenlage aus einem Nylon 11 (ATOFINA BESNOP40TLM), die direkt mit einer 0,016 mil (0,43 mm) dicken inneren Lage und 0,016 mil (0,43 mm) dicken äußeren Lage aus einem Polyurethan von 52 Shore D (Noveon) verbunden war, aufweisend konstruiert. Bei einem solchen Schlauch wurde beachtet, dass er die Spezifikationen der SAE J844 (Juni 1998) für Prüfungen auf Leckage (Paragraph 9.1(6), Wasseraufnahme (Paragraph 9.2(5)), UV-Beständigkeit (Paragraph 9.3(5)), Flexibilität bei kalten Temperaturen (Paragraph 9.4(5)), thermische Alterung (Paragraph 9.5(5)), Beständigkeit gegenüber Zinkchlorid (Paragraph 9.6(5)) und Methylalkohol (Paragraph 9.7(5)), Steifheit (Paragraph 9.8(5)), Stabilisierungs- und Bruchverhalten bei siedendem Wasser (Paragraph 9.9(5)), Bruchverhalten bei Raumtemperatur (Paragraph 9.10(6)), Auswirkungen von kalten Temperaturen (Paragraph 9.11(6)) und Kollapsbeständigkeit (Paragraph 9.14(5)) erfüllte.
Da erwartet wird, dass bestimmte Änderungen an der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden könnten, ohne von den hierin einbezogenen Grundsätzen abzuweichen, ist beabsichtigt, dass alle in der vorstehenden Beschreibung enthaltenen Gegenstände als veranschaulichend und nicht in einem einschränkenden Sinne ausgelegt werden sollen. Alle hierin zitierten Verweise, einschließlich etwaiger Prioritätsbelege, sind ausdrücklich durch Bezugnahme aufgenommen.

Claims

Röhrenförmiges polymeres Verbundelement (10), umfassend eine innerste Lage (20), die ein erstes thermoplastisches Polymermaterial umfasst; eine äußerste Lage (18), die ein zweites thermoplastisches Polymermaterial umfasst, das mit dem ersten thermoplastischen Material identisch ist oder sich von diesem unterscheidet; und mindestens eine Zwischenlage (22) zwischen der innersten (20) und der äußersten (18) Lage, wobei die innerste (20) und die äußerste (18) Lage jeweils direkt mit einer der Zwischenlagen (22) verbunden sind und wobei das erste und das zweite thermoplastische Polymermaterial jeweils unabhängig voneinander aus der Gruppe bestehend aus Polyamiden und Copolymeren und Mischungen davon ausgewählt sind, wobei das Element dadurch gekennzeichnet ist, dass: die Zwischenlage (22) ein drittes thermoplastisches Polymermaterial umfasst, das sich von dem ersten und dem zweiten thermoplastischen Material unterscheidet und aus der Gruppe bestehend aus: (i) Polyurethanen, Polyurethan-Copolymeren und Mischungen davon; und (ii) Polyestern, Copolyestern und Copolymeren und Mischungen davon ausgewählt ist, und die innerste Lage (20), die äußerste Lage (18) und die Zwischenlage (22) jeweils eine Dicke aufweisen, wobei die Dicke der Zwischenlage (22) dicker als die Dicken der innersten (20) und der äußersten (18) Lage ist.
Verbundelement (10) nach Anspruch 1, wobei das erste und das zweite thermoplastische Polymermaterial jeweils unabhängig voneinander aus der Gruppe bestehend aus Nylonen und Copolymeren und Mischungen davon ausgewählt sind.
Verbundelement (10) nach Anspruch 1, wobei das erste und das zweite thermoplastische Polymermaterial jeweils unabhängig voneinander aus der Gruppe bestehend aus Nylon 11 und Nylon 12 und Copolymeren und Mischungen davon ausgewählt sind.
Verbundelement (10) nach Anspruch 2 oder 3, wobei das erste und das zweite thermoplastische Polymermaterial identisch sind.
Verbundelement (10) nach Anspruch 4, wobei das dritte thermoplastische Material, das jede der Zwischenlagen (22) umfasst, dasselbe ist.
Verbundelement (10) nach Anspruch 5, wobei das dritte thermoplastische Material, das jede der Zwischenlagen (22) umfasst, einen Härtemesswert von zwischen etwa 80 Shore A und 75 Shore D aufweist.
Verbundelement (10) nach Anspruch 1, wobei das dritte thermoplastische Material Folgendes umfasst: (a) einen Polyester oder Copolyester oder ein Copolymer oder eine Mischung davon und (b) ein funktionalisiertes thermoplastisches Klebeharz.
Verbundelement (10) nach Anspruch 7, wobei das dritte thermoplastische Material, bezogen auf das Gesamtgewicht von (a) und (b), zwischen etwa 75 – 95 Gew.-% von (a) und zwischen etwa 5 – 25 Gew.-% von (b) umfasst.
Verbundelement (10) nach Anspruch 7, wobei (b) ein anhydridmodifiziertes Polyethylen umfasst.
Verbundelement (10) nach Anspruch 7, wobei (a) ein Copolyester-Elastomer umfasst.
Verbundelement (10) nach Anspruch 7, wobei die innerste (20) und die äußerste (18) Lage jeweils chemisch mit einer der Zwischenlagen (22) verbunden sind.
Verbundelement (10) nach Anspruch 1, wobei das dritte thermoplastische Material ein Copolyester-Elastomer umfasst.
Verbundelement (10) nach Anspruch 1, wobei: jede Zwischenlage (22) unabhängig voneinander eine Dicke von zwischen etwa 10 – 85 mil (0,25 – 2,15 mm) aufweist und die innerste (20) und die äußerste (18) Lage jeweils unabhängig voneinander eine Dicke von zwischen etwa 5 – 20 mil (0,13 – 0,51 mm) aufweisen.
Verbundelement (10') nach Anspruch 1, wobei das Element (10') eine erste besagte Zwischenlage (22a) mit einer äußeren Oberfläche (34a) und einer inneren Oberfläche (32a), die direkt mit der innersten Lage (20) verbunden ist, und eine zweite besagte Zwischenlage (22b) mit einer äußeren Oberfläche (34b), die direkt mit der äußersten Lage (18) verbunden ist, und einer inneren Oberfläche (32b) aufweist und wobei das Element (10') weiterhin eine Verstärkungslage (30) umfasst, die zwischen der äußeren Oberfläche (34a) der ersten Zwischenlage (22a) und der inneren Oberfläche (32b) der zweiten Zwischenlage (22b) angeordnet ist.
Verbundelement (10') nach Anspruch 14, wobei das dritte thermoplastische Material, das die erste (22a) und die zweite (22b) Zwischenlage umfasst, dasselbe ist.
Verbundelement (10') nach Anspruch 14, wobei die Verstärkungslage (30) ein oder mehrere Filamente (42) aus einer oder mehreren Fasern umfasst.
Verbundelement (10') nach Anspruch 16, wobei die Verstärkungslage (30) aus dem einen oder den mehreren Filamenten (42) aus der einen oder den mehreren Fasern geflochten, gewickelt, gewebt oder gewirkt ist.
Verbundelement (10') nach Anspruch 16, wobei die eine oder die mehreren Fasern aus der Gruppe bestehend aus Nylonfasern, Polyesterfasern, Aramidfasern, Polyvinylalkoholfasern, Polyvinylacetatfasern, Polyolefinfasern, Polyphenylenbenzobisoxazolfasern, Metalldrähten und Gemischen davon ausgewählt sind.
Verbundelement (10') nach Anspruch 16, wobei die Verstärkungslage (30) Zwischenräume (40) zwischen den Filamenten (42) aus den Fasern aufweist und wobei die erste Zwischenlage (22a) durch die Zwischenräume (40) mit der zweiten Zwischenlage (22b) verbunden ist.
Verbundelement (10) nach Anspruch 1, wobei die innerste (20) und die äußerste (18) Lage jeweils chemisch mit einer der Zwischenlagen (22) verbunden sind.
Verbundelement (10'') nach Anspruch 1, wobei das Element (10'') eine erste besagte Zwischenlage (22a) mit einer äußeren Oberfläche (34a) und einer inneren Oberfläche (32a), die mit der innersten Lage (20) verbunden ist, und eine zweite besagte Zwischenlage (22b) mit einer äußeren Oberfläche (34b), die mit der äußersten Lage (18) verbunden ist, und einer inneren Oberfläche (32b) umfasst und wobei das Element weiterhin Folgendes umfasst: eine erste innere Lage (50a), die ein viertes thermoplastisches Polymermaterial umfasst, das mit dem ersten und dem zweiten thermoplastischen Polymermaterial identisch ist oder sich von diesem unterscheidet, wobei die erste innere Lage (50a) eine innere Oberfläche (52a), die mit der äußeren Oberfläche (34a) der ersten Zwischenlage (22a) verbunden ist, und eine äußere Oberfläche (54a) aufweist; eine zweite innere Lage (50b), die ein fünftes thermoplastisches Material umfasst, das mit dem ersten und dem zweiten Polymermaterial identisch ist oder sich von diesem unterscheidet und mit dem vierten Polymermaterial identisch ist oder sich von diesem unterscheidet, wobei die zweite innere Lage (50b) eine äußere Oberfläche (54b), die mit der inneren Oberfläche (32b) der zweiten Zwischenlage (22b) verbunden ist, und eine innere Oberfläche (52b) aufweist; und eine Verstärkungslage (30), die zwischen der äußeren Oberfläche (54a) der ersten inneren Lage (50a) und der inneren Oberfläche (52b) der zweiten inneren Lage (50b) angeordnet ist.
Verbundelement (10'') nach Anspruch 21, wobei die Verstärkungslage (30) ein oder mehrere Filamente aus einer oder mehreren Fasern umfasst.
Verbundelement (10'') nach Anspruch 22, wobei die Verstärkungslage aus dem einen oder den mehreren Filamenten (42) aus der einen oder den mehreren Fasern geflochten, gewickelt, gewebt oder gewirkt ist.
Verbundelement (10'') nach Anspruch 22, wobei die eine oder die mehreren Fasern aus der Gruppe bestehend aus Nylonfasern, Polyesterfasern, Aramidfasern, Polyvinylalkoholfasern, Polyvinylacetatfasern, Polyolefinfasern, Polyphenylenbenzobisoxazolfasern, Metalldrähten und Gemischen davon ausgewählt sind.
Verbundelement (10'') nach Anspruch 22, wobei die Verstärkungslage (30) Zwischenräume (40) zwischen den Filamenten (42) aus den Fasern aufweist und wobei die erste innere Lage (50a) durch die Zwischenräume mit der zweiten inneren Lage (50b) verbunden ist.
Verbundelement (10'') nach Anspruch 21, wobei das erste, das zweite, das vierte und das fünfte thermoplastische Polymermaterial jeweils unabhängig voneinander aus der Gruppe bestehend aus Nylonen und Copolymeren und Mischungen davon ausgewählt sind.
Verbundelement (10'') nach Anspruch 26, wobei das erste, das zweite, das vierte und das fünfte thermoplastische Polymermaterial jeweils unabhängig voneinander aus der Gruppe bestehend aus Nylon 11 und Nylon 12 und Copolymeren und Mischungen davon ausgewählt sind.
Verbundelement (10'') nach Anspruch 21, wobei das dritte thermoplastische Material, das die erste (22a) und die zweite (22b) Zwischenlage umfasst, dasselbe ist.
Verbundelement (10'') nach Anspruch 21, 26, 27 oder 28, wobei das erste, das zweite, das vierte und das fünfte thermoplastische Polymermaterial identisch sind.
Verbundelement (10) nach Anspruch 1, wobei das dritte thermoplastische Material ein Polyurethan oder ein Copolymer oder eine Mischung davon umfasst.
Verbundelement (10) nach Anspruch 30, wobei das dritte thermoplastische Material einen Härtemesswert von zwischen etwa 63 Shore D und 83 Shore D aufweist.
Verbundelement (10) nach Anspruch 30, wobei das dritte thermoplastische Material einen Härtemesswert von zwischen etwa 70 Shore D und 75 Shore D aufweist.
Verbundelement (10) nach Anspruch 30, wobei das dritte thermoplastische Material eine die Kristallisation verzögernde Komponente aufweist.
Verbundelement (10) nach Anspruch 33, wobei die die Kristallisation verzögernde Komponente ein Diol ist, das verzweigt, substituiert oder heteroatomhaltig ist.
Verbundelement (10) nach Anspruch 30, wobei das dritte thermoplastische Material einen Gehalt an Hartsegmenten von mindestens etwa 20 % aufweist.
Röhrenförmiges polymeres Verbundelement (10), umfassend eine erste Lage (18, 20), die einen ersten thermoplastischen Kunststoff umfasst, der aus der Gruppe bestehend aus Polyamiden und Copolymeren und Mischungen davon ausgewählt ist; und eine zweite Lage (22), die direkt mit der ersten Lage (18, 20) verbunden ist, wobei das Element (10) dadurch gekennzeichnet ist, dass: die zweite Lage (22) ein zweites thermoplastisches Polymer umfasst, das aus der Gruppe bestehend aus Polyurethanen und Copolymeren und Mischungen davon ausgewählt ist, wobei das zweite thermoplastische Material einen Härtemesswert von zwischen etwa 63 Shore D und 83 Shore D aufweist und wobei die erste Lage (18, 20) und die zweite Lage (22) jeweils eine Dicke aufweisen, wobei die Dicke der zweiten Lage (22) dicker als die Dicken der ersten Lage (18, 20) ist.
Verbundelement (10) nach Anspruch 36, wobei das zweite thermoplastische Material einen Härtemesswert von zwischen etwa 70 Shore D und 75 Shore D aufweist.
Verbundelement (10) nach Anspruch 36, wobei das dritte thermoplastische Material eine die Kristallisation verzögernde Komponente aufweist.
Verbundelement (10) nach Anspruch 38, wobei die die Kristallisation verzögernde Komponente ein Diol ist, das verzweigt, substituiert oder heteroatomhaltig ist.
Verbundelement (10) nach Anspruch 36, wobei das dritte thermoplastische Material einen Gehalt an Hartsegmenten von mindestens etwa 20 % aufweist.
Röhrenförmiges polymeres Verbundelement (100), umfassend eine erste Lage (18, 20), die einen ersten thermoplastischen Kunststoff umfasst, der aus der Gruppe bestehend aus Polyamiden und Copolymeren und Mischungen davon ausgewählt ist; und eine Verstärkungslage (102), wobei das Element dadurch gekennzeichnet ist, dass: die Verstärkungslage (102) ein Material umfasst, das aus der Gruppe bestehend aus: (i) einer Mischung aus einem zweiten thermoplastischen Material, das sich von dem ersten Material unterscheidet, und einer Faserkomponente und (ii) Polymeren mit hoher Zugfestigkeit ausgewählt ist; und die erste Lage (18, 20) und die Verstärkungslage (102) jeweils eine Dicke aufweisen, wobei die Dicke der Verstärkungslage (102) dicker als die Dicken der ersten Lage (18, 20) ist.
Verbundelement (100) nach Anspruch 41, wobei die Verstärkungslage (102) eine Mischung aus einem zweiten thermoplastischen Material und einer Faserkomponente umfasst, wobei die Faserkomponente aus der Gruppe bestehend aus Glas-, Kohlenstoff-, Polymer-, Keramik- und Metallfasern und Kombinationen davon ausgewählt ist.
Verbundelement (100) nach Anspruch 42, wobei die Faserkomponente eine mittlere durchschnittliche Länge von zwischen etwa 0,01 – 10 mil (0,25 – 250 μm) aufweist.