Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf
einen Kühlmittelbeförderungsschlauch und eine
Schlauchverbindungskombination und genauer auf einen Schlauch,
welcher zur Verwendung als Kühlmittelleitungssystem in einem
Automobilkühler oder einer Klimaanlage geeignet ist, sowie
auf eine Schlauchverbindungskombination zur Verbindung eines
solchen Kühlmittelbeförderungsschlauchs.
Diskussion des Stands der Technik
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Ein Schlauch mit einer Laminarstruktur aus drei
zusammengefügten Schichten ist als Leitungssystem zur Beförderung
eines Kühlmittels wie Flongas (Fluorkohlenwasserstoff und
Chlorfluorkohlenwasserstoff) bekannt. Dieser dreischichtige
Schlauch besteht aus einer inneren Gummischicht, einer an der
Außenseite der inneren Gummischicht angeordneten äußeren
Gummischicht und einer verstärkenden Faserschicht, welche
zwischen den inneren und äußeren Gummischichten angeordnet
ist. Die innere Gummischicht ist im allgemeinen aus
Acrylnitril-Butadien-Copolymergummi (NBR) oder
chlorsulfoniertem Polyethylengummi (CSM) gebildet, während die
verstärkende Faserschicht eine Maschenstruktur hat, die aus
geflochtenem organischen Fasergarn wie einer Polyesterfaser,
Kunstseidefaser oder Nylonfaser gebildet ist. Die äußere
Gummischicht ist aus einem Elastomer (EPDM) gebildet, welches
aus einem Copolymer aus Ethylen, Propylen und einem Dien oder
aus Chloroprengummi (CR) besteht. Die äußere Gummischicht hat
spitze Löcher, welche von ihrer Oberfläche zur verstärkenden
Faserschicht hinab gebildet sind, so daß das durch die innere
Gummiröhre gedrungene Flongas aus dem Schlauch entweichen
kann, wodurch der Verbleib des Gases zwischen den
benachbarten Schichten verhindert wird. Das zwischen den
benachbarten Schichten verbleibende Flongas kann eine
örtliche Ausdehnung an den Grenzflächen der benachbarten
Schichten verursachen, was zu einer unerwünschten Trennung
der Schichten voneinander führt.
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Diese Art Schlauch, dessen Schichten mit Ausnahme der
verstärkenden Faserschicht einzig aus Gummimaterialien
gebildet sind, weist einen hohen Grad an Flexibilität auf und
ist entsprechend einfach zu handhaben, wenn der Schlauch an
seiner Stelle als Leitungssystem angebracht ist. Weiterhin
weist der vorstehend gezeigte bekannte Schlauch hinsichtlich
eines Verbindungsnippels oder eines anderen
Schlauchverbindungsstücks einen großen Versiegelungseffekt
oder eine große Fluidumsfestigkeit auf. Da jedoch ein
Gummimaterial, insbesondere das gewöhnlich für die innere
Gummischicht verwendete NBR oder CSM, einen gewissen Grad an
Gasdurchlässigkeit aufweist, leidet der bekannte Schlauch
leicht unter einem Austreten von Flongas oder einem anderen
Kühlmittel, wenn das Kühlmittel ein relativ geringes
Molekulargewicht hat. Der herkömmliche Schlauch, der
hauptsächlich aus derartigen Gummimaterialien besteht,
gestattet nämlich dem Kühlmittelgas das Durchdringen durch
seine Wand und das Austreten, wodurch die Menge an in einem
Kühlsystem zirkulierendem Kühlmittel schrittweise verringert
wird, was zu einer Verringerung der Kühlkapazität des Systems
führt. Um die gewünschte Kühlkapazität des Systems über einen
längeren Zeitraum aufrechtzuerhalten, sollte das System daher
in relativ kurzen Intervallen mit dem Kühlmittelgas erneut
beschickt werden. Somit weist der bekannte Kühlmittel-
Beförderungsschlauch ein Instandhaltungsproblem auf.
Weiterhin ist die Zerstörung der Ozonschicht der
Erdatmosphäre durch Flon ein Umweltproblem dieser Tage. Diesbezüglich
besteht bei einem Kühlmittel-Beförderungsschlauch ein Bedarf
für eine Verbesserung der Gasundurchlässigkeit oder
Beständigkeit gegenüber Gasdurchlässigkeit.
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In einem Versuch zur Verbesserung der
Kühlmittelundurchlässigkeit des Schlauchs wurde vorgeschlagen, die innere
Röhre des Schlauchs mit einer Harzschicht aus einem
Harzmaterial bereitzustellen, welches eine hohe
Kühlmittelundurchlässigkeit aufweist. Beispielsweise ist ein Schlauch
vorgeschlagen, dessen innere Röhre eine aus einem
Polyamidharz wie Nylon-6, Nylon-66 oder einem Copolymer davon
gebildete Harzschicht einschließt. Während dieser Schlauch
eine beträchtlich verbesserte Kühlmittelundurchlässigkeit
besitzt, leidet der Schlauch aufgrund einer übermäßig großen
Härte oder Starrheit des Polyamidharzes unter einer
unzureichenden Flexibilität. Wenn die Dicke des Polyamidharzes
verringert wird, um so die Flexibilität zu erhöhen, wird die
Kühlmittelundurchlässigkeit des Schlauches unerwünscht
verschlechtert.
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In US-A-4907625 ist ein Kühlmittel-Beförderungsschlauch
mit einer Laminarstruktur offenbart, welche eine aus drei
Schichten bestehende innere Röhre, eine radial außerhalb und
koaxial mit der inneren Röhre angeordnete äußere Röhre sowie
eine zwischen den inneren und äußeren Röhren angeordnete
verstärkende Faserschicht einschließt, wobei die innere Röhre
eine Harzschicht einschließt, welche aus einem Harzgemisch
gebildet wird, das im wesentlichen aus einer Mischung von
modifiziertem Polyolefin und Polyamidharz besteht, wobei
deren Gewichtsverhältnis in einem Bereich von 30/70 bis 70/30
liegt, und wobei die innere Röhre eine Innenfläche besitzt,
die mit einer versiegelnden Schicht aus chloriertem Elastomer
bedeckt ist.
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Wie vorstehend diskutiert weisen die bekannten
Kühlmittelbeförderungsschläuche sowohl einen Vorteil als auch
einen Nachteil auf und sind praktisch hinsichtlich Qualität
nicht befriedigend, insbesondere angesichts des seit kurzem
ansteigenden Bedarfs nach einer weiteren Verbesserung der
Kühlmittelundurchlässigkeit.
Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist daher eine erste erfindungsgemäße Aufgabe, einen
Kühlmittel-Beförderungsschlauch bereitzustellen, der eine
ausreichende Abdichtung zwischen dem Schlauch und einem
Verbindungsstück des Schlauches bietet.
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Eine zweite erfindungsgemäße Aufgabe ist es, eine
Schlauchverbindungskombination bereitzustellen, die unter
strengen Verwendungsbedingungen ausreichend haltbar ist.
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Die erste Aufgabe ist vom Kühlmittelbeförderungsschlauch
gemäß Anspruch 1 erfüllt worden.
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Desweiteren schließt der Schlauch eine Harzschicht als
Schicht der inneren Röhre ein, wobei der Schlauch sowohl in
der Gasundurchlässigkeit als auch in der Flexibilität
verbessert worden ist, weil die Harzschicht aus einer
Dreikomponenten-Harzzusammensetzung gemacht ist, welche
hauptsächlich aus einem Gemisch aus modifiziertem Polyolefin
und Polyamidharz in dem spezifizierten Verhältnis sowie aus
1-10 Gew.-% ε-Caprolactam besteht. Das modifizierte
Polyolefin kann ein Pfropfpolymer sein, welches durch
Pfropfpolymerisation eines Polyolefins (dessen Hauptbestandteil
oder -bestandteile aus Ethylen und/oder Propylen besteht,
bzw. bestehen) mit einer ungesättigten Carbonsäure oder einem
Derivat davon erhalten wird. Das Polyamidharz wird im
allgemeinen aus Nylon-6, Nylon-66, Nylon-12 und einem
Copolymer davon ausgewählt.
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Der erfindungsgemäße Kühlmittel-Beförderungsschlauch,
dessen innere Röhre eine aus der vorstehend beschriebenen
Dreikomponenten-Harzzusammensetzung gebildete Harzschicht
einschließt, weist einen ausreichend hohen Grad an
Flexibilität ebenso wie eine ausgezeichnete Beständigkeit
gegenüber Kühlmittelaustritt auf.
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Die innere Röhre kann weiterhin eine innere Gummischicht
einschließen, welche radial außen in Nachbarschaft zur
Harzschicht angeordnet ist. Diese innere Gummischicht ist zur
besseren Haftung zwischen der Harzschicht und der inneren
Gummischicht vorzugsweise aus einem unpolaren Gummimaterial
wie Ethylen-Propylengummi, Butylgummi oder halogeniertem
Butylgummi gebildet. In diesem Fall sind die Harzschicht und
die innere Gummischicht wünschenswerterweise durch ein
Haftmittel miteinander verbunden.
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Eine versiegelnde Schicht wird an mindestens einem
Endstück der Innenfläche der inneren Röhre des Schlauchs
geschaffen. Die versiegelnde Schicht ist aus einem
chlorierten Elastomer gebildet, welches eine Dispersion aus einem
säureaufnehmenden Mittel enthält. Vorzugsweise enthält das
chlorierte Elastomer das säureaufnehmende Mittel in einer
Menge im Bereich von 5-25 Gew.-% pro 100 Gew.-% Elastomer.
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Die vorstehend angegebene zweite Aufgabe ist von der
Schlauchverbindungskombination gemäß Anspruch 3 gelöst
worden. Das Verbindungsstück dieser Kombination besitzt einen
Nippel, an welchem ein Endstück des Schlauchs befestigt ist,
und wobei das Verbindungsstück eine Sperrschicht einschließt,
welche auf der äußeren Oberfläche des Nippels und aus einem
chlorierten Elastomer gebildet ist, welches eine Dispersion
aus einem säureaufnehmenden Mittel enthält. In diesem Fall
enthält das chlorierte Elastomer ebenfalls vorzugsweise das
säureaufnehmende Mittel in einer Menge in einem Bereich von
5-25 Gew.-% pro 100 Gew.-% Elastomer.
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Es wurde ermittelt, daß das Verbindungsstück mit der aus
einem chloriertem Elastomer wie chloriertem Polyethylen oder
chlorsulfoniertem Polyethylen gebildeten versiegelnden
Schicht eine verbesserte Fluidiumsfestigkeit und
Beständigkeit gegenüber Hitze und Bestrahlung mit Licht aufweist. Es
wurde jedoch auch ermittelt, daß die Harzschicht des
Schlauchs aufgrund einer durch im Elastomer der versiegelnden
Schicht verbliebenes Chlor hervorgerufenen Oxidation leicht
bricht, wenn die versiegelnde Schicht lange Zeit verwendet
wird. Es wurde weiterhin erkannt, daß die aus einem
unchlorierten Elastomer gebildete versiegelnde Schicht keine
Verschlechterung der Harzschicht des Schlauchs verursacht, aber
leicht zu einer schlechten Hitzebeständigkeit und Haftung an
den Schlauch führt und praktisch nicht verwendet wird.
Angesichts dieser Nachteile wurde in einer Bemühung zur
Verbesserung der Hitzebeständigkeit und Haftung der
versiegeln
den Schicht eine weitere Untersuchung zur Verringerung der
Aktivität des Chlors im chlorierten Elastomer und zur
Verbesserung der Eigenschaft des unchlorierten Elastomers
durchgeführt. Als Ergebnis dieser weiteren Untersuchung wurde
ermittelt, daß durch den Einschluß von MgO, PbO oder eines
anderen säureaufnehmenden Mittels, welches im chlorierten
Elastomer dispergiert ist, die Harzschicht des Schlauchs vor
einer Verschlechterung dadurch geschützt wird, daß das
säureaufnehmende Mittel das Chlor im Elastomer einfängt und
dadurch eine halogenierte Verbindung erzeugt wird, welche bei
der Unterbindung einer Verschlechterung der Harzschicht
effektiv ist.
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Im erfindungsgemäßen Verbindungsstück werden die
Eigenschaften des chlorierten Elastomers benützt, um der
versiegelnden Schicht eine ausgezeichnete Beständigkeit,
Haftung an den Schlauch und Fluidiumsfestigkeit oder einen
versiegelnden Effekt zu verleihen, um dadurch ein Austreten
des Kühlmittels aus der Verbindung zwischen dem
Verbindungsstück und dem Schlauch zu verhindern und eine
ausreichende Verbindungsfestigkeit zum Schlauch zu
gewährleisten. Weiterhin dient das im chlorierten Elastomer
enthaltene säureaufnehmende Mittel zum Einfangen des im
Elastomer verbliebenen Chlors, welches ansonsten die
Harzschicht der inneren Röhre des Schlauchs aufgrund eines
Kontakts mit der Harzschicht verschlechtern oder zerstören
würde. Daher hat das vorliegende Schlauchverbindungsstück
eine verbesserte Beständigkeit und gewährleistet eine sichere
fluidumsfeste Verbindung des Schlauchs.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Die vorstehenden und gegebenenfalls anderen Aufgaben,
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch
Erläuterung der vorliegend bevorzugten erfindungsgemäßen
Ausführungsformen unter gleichzeitiger Betrachtung der
begleitenden Zeichnungen besser verständlich. Es zeigen:
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Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines typischen
Beispiels eines Kühlmittel-Beförderungsschlauchs, der die
Grundlage für die Erfindung bildet;
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Fig. 2 eine Querschnittansicht in Querrichtung eines
anderen Beispiels des Kühlmittelbeförderungsschlauchs, der
die Grundlage für die Erfindung bildet;
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Fig. 3 eine Querschnittsansicht in Querrichtung eines
weiteren Beispiels des Schlauchs, der die Grundlage für die
Erfindung bildet;
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Fig. 4 eine Querschnittsansicht in Querrichtung noch
eines weiteren Beispiels des Schlauchs, der die Grundlage für
die Erfindung bildet;
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Fig. 5 eine bruchstückhafte Querschnittsansicht einer
Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Schlauchverbindungskombination;
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Fig. 6 eine bruchstückhafte Querschnittsansicht eines
erfindungsgemäßen Kühlmittel-Beförderungsschlauchs.
Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Unter Bezugnahme auf zunächst Fig. 1 bezeichnet das
Bezugszeichen 2 eine Harzschicht, welche die innerste Schicht
des grundlegenden Kühlmittel-Beförderungsschlauchs gemäß
einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist, wo die
versiegelnde Schicht nicht gezeigt wird. Diese Harzschicht 2
ist aus einer Harzzusammensetzung gebildet, welche aus drei
Komponenten besteht, nämlich aus modifiziertem Polyolefin,
Polyamidharz und ε-Caprolactam. Radial nach außen in
Nachbarschaft zur Harzschicht 2 ist mit dieser
zusammenhängend eine innere Gummischicht 4 mit einer geeigneten Dicke
gebildet. Die Harzschicht 2 und die innere Gummischicht 4
bilden eine innere Röhre des Schlauchs. Radial nach außen von
der inneren Gummischicht 4 der inneren Röhre 2, 4 ist eine
verstärkende Faserschicht 6 gebildet, auf welcher eine äußere
Gummiröhre 8 gebildet ist. Somit hat der Schlauch eine
zusammengefügte Laminarstruktur, welche aus der inneren Röhre
2, 4, der verstärkenden Faserschicht und der äußeren
Gummiröhre 8 besteht, die koaxial zueinander angeordnet sind.
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Wie vorstehend angegeben besteht die Harzschicht 2
(innere Schicht) der inneren Röhre des Schlauchs aus
modifiziertem Polyolefin, Polyamidharz und ε-Caprolactam,
deren Verhältnis geeignet entsprechend dem erfindungsgemäßen
Prinzip bestimmt wird, so daß der Schlauch im Vergleich mit
einem bekannten Schlauch, dessen Harzschicht einzig aus
Polyamidharz besteht, eine beträchtlich verbesserte
Flexibilität hat und eine ausreichend hohe Undurchlässigkeit
für ein Kühlmittel aufweist. Während die
Kühlmittelundurchlässigkeit der Harzschicht 2 mehr oder
weniger schlechter als die der einzig aus Polyamidharz
gebildeten bekannten Harzschicht ist, ermöglicht die
ausgezeichnete Flexibilität der Harzschicht 2 die Steigerung
der Dicke der Harzschicht 2 ohne Verschlechterung ihrer
Flexibilität, was dazu führt, daß die Harzschicht 2 eine
ausreichende Durchlässigkeitsbeständigkeit gegenüber dem Kühlmittel
aufweist, welche mit jener der Polyamidharzschicht
vergleichbar ist. Das heißt, die Dicke der Harzschicht 2 kann bis zu
einem Grad erhöht werden, welcher der Minderwertigkeit der
Harzschicht 2 hinsichtlich der Kühlmittelundurchlässigkeit
gegenüber der bekannten Polyamidharzschicht entspricht.
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Das für die Harzzusammensetzung der Harzschicht 2
verwendete modifizierte Polyolefin wird durch Modifizierung
eines Polyolefins wie dem Polymer aus Ethylen oder Propylen
oder einem Copolymer davon durch Pfropfpolymerisation mit
einem Monomer wie einer ungesättigten Carbonsäure oder einem
Derivat davon erhalten. Die als Bestandteil des
Pfropfpolymers verwendete ungesättigte Carbonsäure kann eine
ungesättigte Monocarbonsäure wie Acrylsäure und Methacrylsäure
oder eine ungesättigte Dicarbonsäure wie Maleinsäure und
Fumarsäure sein. Das Derivat der ungesättigten Carbonsäure
kann ein Säureanhydrid, Amid, Ester oder Säurehalogenid sein.
Die Menge der ungesättigten Carbonsäure im Pfropfpolymer wird
in einem Bereich von 0,1 bis 20 Mol-% gehalten.
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Das mit dem modifizierten Polyolefin vermischte
Polyamidharz kann Nylon-6, Nylon-66, Nylon-12, Nylon-612,
Nylon-6/66 oder eine Kombination aus zwei oder mehreren
dieser Nylonmaterialien sein.
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Das Gewichts-Mischungsverhältnis A/B des modifizierten
Polyolefins (Gewicht der Menge A) zum Polyamid (Gewicht der
Menge B) wird in Abhängigkeit vom gewünschten Gleichgewicht
zwischen der Flexibilität und der Kühlmittelundurchlässigkeit
der Harzschicht 2 innerhalb eines Bereichs von 40/60 und
10/90 gehalten. Vorzugsweise wird das Verhältnis A/B
innerhalb eines Bereichs von 30/70 und 20/80 gehalten. Wenn
die Menge (A) des modifizierten Polyolefins die Menge (B) des
Polyamidharzes überschreitet, weist der Schlauch keinen
ausreichenden Grad an Kühlmittelundurchlässigkeit auf.
Andererseits sinkt die Flexibilität des Schlauchs mit
steigender Menge (A) an modifiziertem Polyolefin und
entsprechend sinkender Menge (B) an Polyamidharz.
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Die Harzzusammensetzung für die Harzschicht 2, welche ein
Gemisch aus modifiziertem Polyolefin und Polyamidharz im
vorstehend erläuterten Verhältnis (A/B) einschließt, enthält
1-10 Gew.-%, vorzugsweise 3-7 Gew.-% ε-Caprolactam, welches
als Monomer für Nylon-6 breite Verwendung findet. Durch diese
Anordnung wird die Flexibilität der Harzschicht 2 als
Schichtbestandteil der inneren Röhre 2,4 des Schlauchs und
entsprechend die vollständige Flexibilität des gesamten
Schlauchs merklich erhöht. Die Harzzusammensetzung sollte
mindestens 1 Gew.-% ε-Caprolactam enthalten, so daß durch den
Einschluß dieser Komponente ein beträchtlicher Effekt bei der
Steigerung der Flexibilität des Schlauchs bereitgestellt
wird. Wenn die Menge an ε-Caprolactam 10 Gew.-%
überschreitet, wird die Kühlmittelundurchlässigkeit des
Schlauchs verschlechtert, und dieser erleidet ein Ausblühen
des an seiner Oberfläche austretenden ε-Caprolactams.
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Während die Harzzusammensetzung der eine Schicht der
inneren Röhre des Schlauchs bildenden Harzschicht 2 aus einem
geeigneten Verhältnis aus modifiziertem Polyolefin,
Polyamidharz und ε-Caprolactam besteht, weist die Komponente
ε-Caprolactam eine hohe Affinität zu einem unpolaren
Gummimaterial auf, beispielsweise einem Gummimaterial ohne
polare funktionelle Gruppe wie Ethylen-Propylengummi (EPM),
Ethylen-PropylenDiengummi (EPDM), Butylgummi (IIR) und
halogenierter Butylgummi (C1-IIR, Br-IIR usw.). Diesbezüglich
ist die innere Gummischicht 4 der inneren Röhre 2,4
vorzugsweise aus einem derartigen unpolaren Gummimaterial wie
vorstehend angegeben gebildet, damit die Haftung zwischen der
innersten Harzschicht 2 und der inneren Gummischicht 4
verbessert wird.
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Die Harzschicht 2 und die innere Gummischicht 4 sind
durch ein geeignetes Haftmittel aneinander gebunden, wodurch
eine zusammengefügte innere Röhre 2,4 gebildet wird.
Vorzugsweise wird ein chloriertes Gummihaftmittel oder
phenolisches Haftmittel als Haftmittel für diese Schichten
2,4 verwendet.
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Die verstärkende Faserschicht 6 kann eine gewöhnlich für
normale Gummischläuche verwendete Faserschicht sein.
Beispielsweise ist die Faserschicht 6 durch Flechten oder
spiralförmiges Stricken eines Garns gebildet, welches
grundsätzlich aus einer synthetischen Faser wie einer
Polyester- oder Aramidfaser besteht. Die äußere Gummiröhre 8,
welche die äußerste Schicht des Schlauchs ist, sollte einen
hohen Grad an Beständigkeit gegenüber einer Aussetzung von
Licht und Hitze sowie eine Beständigkeit gegenüber
Wassereindringung aufweisen. In diesem Sinn ist die äußerste
Gummiröhre 8 vorzugsweise aus einem Gummimaterial wie dem
vorstehend für die innere Gummischicht 4 angegebenen EPDM und
CI-IIR gebildet. Es bedarf jedoch keiner Erwähnung, daß
andere Gummimaterialien für die äußere Gummiröhre 8 verwendet
werden können.
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Während ein Beispiel des grundlegenden Aufbaus für den
erfindungsgemäßen Kühlmittel-Beförderungsschlauch vorstehend
unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben wurde, kann die
vorliegende Erfindung auch anderweitig ausgeführt werden,
während zusätzlich eine versiegelnde Schicht oder ein
zusammengesetztes Verbindungsstück, wie später beschrieben,
geschaffen wird. Beispielsweise kann die innere Röhre des
Schlauchs aus einer Einzelschicht bestehen, nämlich einzig
aus der Harzschicht 2, wie in Fig. 2 gezeigt. In den Fig.
3 und 4 sind andere grundlegende Schlauchkonstruktionen
veranschaulicht, bei denen eine innerste Gummischicht 10 im
Innern nahe bei der Harzschicht 2 aus jeweils den Fig. 1
und 2 bereitgestellt ist. Die innerste Gummischicht 10,
welche als innerste Schicht der inneren Röhre 2, 4, 10 (Fig.
3) oder der inneren Röhre 2, 10 (Fig. 4) dient, ist aus einem
Gummimaterial mit einer hohen Elastizität gebildet, um so
einen großen versiegelnden Effekt oder eine große
Fluidumsfestigkeit zu einem Nippel von Schlauchverbindungsstücken
oder Verbindungskupplungen zu gewährleisten, die an den
entgegengesetzten Schlauchenden angeordnet sind. Die
Laminarstruktur des erfindungsgemäßen Schlauchs kann geeignet
bestimmt oder ausgewählt werden, um in Abhängigkeit von der
Verwendung oder Anwendung des bestimmten Schlauchs bestimmte
Bedürfnisse oder Anforderungen zu erfüllen.
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Die Dicke der einzelnen Schichten, d. h. der Harzschicht
2, der inneren Gummischicht 4 und der innersten Gummischicht
10 der inneren Röhre sowie der äußeren Röhre 8 werden in
Abhängigkeit von den bestimmten Schichtmaterialien und dem
gewünschten Schlauchdurchmesser sowie der gewünschten
Wanddicke des Schlauchs geeignet bestimmt. Bei den gewöhnlich
verwendeten Schläuchen hat die Harzschicht eine Dicke von
0,05-0,5 mm, vorzugsweise in der Nähe von 0,15 mm, während
die innere Gummischicht 4 eine Dicke von 1,0-3,0 mm,
vorzugsweise in der Nähe von 2 mm hat. Es ist
selbstverständlich, daß die Dicke der Harz- und inneren Gummischichten
2, 4 derart geeignet bestimmt werden, daß ein Gleichgewicht
zwischen der Flexibilität und der Gasundurchlässigkeit oder
Durchtrittsbeständigkeit bereitgestellt wird. Die äußere
Gummiröhre 8, welche die äußerste Schicht des Schlauchs ist,
hat im allgemeinen eine Dicke von 1-3 mm.
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Der grundlegende Aufbau für den erfindungsgemäßen
Kühlmittel-Beförderungsschlauch kann beispielsweise durch
Bildung der einzelnen Schichtbestandteile auf die nachstehend
beschriebene Weise hergestellt werden.
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a) Zu Beginn wird die innere Röhre (2, 4; 2; 2, 4, 10 oder
2,10) auf einem gummiartigen Dorn oder Harzdorn durch
Extrusion der geeigneten Harzzusammensetzung und/oder
Gummizusammensetzung oder -zusammensetzungen gebildet. Wenn die innere
Röhre aus zwei oder mehr Schichten besteht, wie in den Fig.
1, 3 und 4 gezeigt, werden die einzelnen Schichten durch
aufeinanderfolgende Extrusionsvorgänge oder einen
gleichzeitigen Extrusionsvorgang gebildet. Bei diesem
Extrusionsvorgang wird ein ausgewähltes Haftmittel zwischen den
benachbarten Schichten der inneren Röhre des Schlauchs angewendet;
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b) ein Haftmittel (Gummizement) wird je nach Bedarf auf
die äußere Oberfläche der inneren Röhre (welche aus der
Harzschicht 2 oder zwei oder mehreren Schichten einschließlich
der Harzschicht 2 besteht) aufgetragen. Anschließend wird die
verstärkende Faserschicht 6 durch Flechten oder
spiralförmiges Stricken eines ausgewählten verstärkenden Fasergarns
gebildet;
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c) Nach dem Auftragen eines Haftmittels (z. B.
Gummizement) auf die äußere Oberfläche der so gebildeten
verstärkenden Faserschicht 6 wird die äußere Gummiröhre 8
durch Extrusion der ausgewählten Gummizusammensetzung
gebildet; und
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d) Die so gebildete röhrenförmige Laminarstruktur wird
vulkanisiert und der Dorn aus der vulkanisierten
Schlauchstruktur entfernt. So kann der gewünschte Schlauch
hergestellt werden. Die Vulkanisation wird im allgemeinen bei
einer Temperatur von 140-170ºC für etwa 20 bis 90 Minuten
durchgeführt.
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Die ausgezeichneten Eigenschaften und Vorteile dieses
grundlegenden Aufbaus für den erfindungsgemäßen Schlauch
(wobei die versiegelnde Schicht und das zusammengesetzte
Verbindungsstück ausgelassen werden) werden aus den
entsprechenden Beispielen ersichtlich, welche in der
veröffentlichten Stammanmeldung EP 0 529 136 A1 beschrieben
wurden.
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Der zuvor beschriebene Kühlmittelbeförderungsschlauch
kann vorteilhaft mit einem in Fig. 5 gezeigten
Schlauchverbindungsstück verwendet werden, um so eine
Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Schlauchverbindungskombination zu schaffen. Das
Verbindungsstück hat einen Nippel 12, dessen äußere
Oberfläche eine Vielzahl Rillen aufweist. Der im allgemeinen
mit 14 bezeichnete Schlauch wird mit einem seiner Endstücke
mit dem Nippel 12 des Schlauchverbindungsstücks derart
verbunden, daß die innere Oberfläche des Schlauchs auf der
äußeren Oberfläche des Nippels 12 angebracht wird.
Erfindungsgemäß ist eine versiegelnde Schicht 16 auf der
äußeren Oberfläche des Nippels 12 bereitgestellt, um die
Fluidumsfestigkeit und Verbindungsfestigkeit zwischen dem
Schlauch 14 und dem Nippel 12 zu verbessern. Die versiegelnde
Schicht 16 ist aus einem chlorierten Elastomer gebildet,
welches wie nachstehend im Einzelnen diskutiert eine
Dispersion eines säureaufnehmenden Mittels einschließt.
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Das für das chlorierte Elastomer verwendete
säureaufnehmende Mittel wird zum Einfangen des vom Elastomer erzeugten
Halogens verwendet, wobei eine halogenierte Verbindung
erzeugt wird, welche zur Unterbindung einer Verschlechterung
der Harzschicht des Schlauchs dient. Das säureaufnehmende
Mittel kann beispielsweise aus MgO, PbO, Hydrotalkit,
Epoxidharz und dibasischem Phthalsäuresalz ausgewählt werden.
Von diesen Materialien wird ein Pulver aus MgO bevorzugt
verwendet. Wenn das MgO-Pulver verwendet wird, ist es
erwünscht, daß die Partikelgröße des Pulvers in der Nähe von
19 um liegt, damit die Dispersion des Pulvers im Elastomer
verbessert wird. Die Dispersion des MgO-Pulvers kann
weiterhin verbessert werden, indem die MgO-Partikeloberfläche
mit einem grenzflächenaktiven Mittel wie einem Fettsäureester
beschichtet wird.
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Das chlorierte Elastomer, in welchem das säureaufnehmende
Mittel dispergiert ist, ist ein Elastomer, welches als
Ergebnis einer Umsetzung eines Elastomers mit Chlor chloriert ist.
Das chlorierte Elastomer kann chlorsulfonierter
Polyethylengummi oder chlorierter Polyethylengummi sein, wobei
chlorsulfonierter Polyethylengummi bevorzugt ist.
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Es ist erwünscht, daß die Menge an säureaufnehmendem
Mittel innerhalb eines Bereichs von 5 bis 25 Gew.-% bezüglich
der festen Komponenten des Elastomers gehalten wird. Wenn die
Menge an säureaufnehmendem Mittel geringer als die untere
Grenze von 5 Gew.-% ist, ist der Halogen-Einfangeffekt des
säureaufnehmenden Mittels nicht ausreichend, um einen
vollständigen Schutz der Harzschicht des Schlauchs zu
gewährleisten. Wenn die Menge an säureaufnehmendem Mittel die obere
Grenze von 25% überschreitet, wird die Haftfähigkeit der
Elastomer-Zusammensetzung für die versiegelnde Schicht 16
verringert, was zu einer Verminderung des versiegelnden Effekts
zwischen dem Schlauch 14 und dem Nippel 12 führt.
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Die versiegelnde Schicht 16 des Schlauchverbindungsstücks
kann auf die folgende Weise unter Verwendung der vorstehend
angegebenen Materialien gebildet werden. Zu Beginn wird ein
chloriertes Elastomer mit einem säureaufnehmenden Mittel wie
MgO und einem Lösungsmittel wie Toluol gemischt und
gleichmäßig in einem Mischgerät geknetet, wodurch eine verflüssigte
Elastomer-Flüssigkeit erhalten wird. Die so hergestellte
Elastomer-Flüssigkeit, welche das säureaufnehmende Mittel
enthält, wird auf die äußere Oberfläche des Nippels 12
aufgetragen, so daß eine versiegelnde Schicht 16 mit einer geeigneten
Dicke wie in Fig. 5 gezeigt gebildet wird. Das Endstück des
Schlauchs 14, dessen innere Röhre die Harzschicht 2
einschließt, wird auf dem mit der versiegelnden Schicht 16
bedeckten Nippel 12 angebracht. Nötigenfalls wird eine Hülse an
das Endstück des Schlauchs 14 durch Druck angepaßt, um den
Oberflächendruck oder die Verbindungsfestigkeit zwischen dem
Nippel 12 und dem Schlauch 14 zu verbessern.
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Die so aufgebaute Schlauchverbindungskombination
gestattet eine ausreichende Versiegelung zwischen dem
Schlauch 14 und dem Nippel 12, ohne daß die Harzschicht 2
während eines langen Verwendungszeitraums des Schlauchs 14
eine Verschlechterung erfährt.
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Während die versiegelnde Schicht 16 auf der äußeren
Oberfläche des Nippels 12 des Schlauchverbindungsstücks
bereitgestellt ist, kann eine das säureaufnehmende Mittel
enthaltende versiegelnde Schicht auf der inneren Oberfläche
des Schlauchs, genauer auf der Oberfläche der innersten
Schicht der inneren Röhre mindestens am Ende oder an den
Enden des Schlauchs gebildet sein. In Fig. 6 ist ein Schlauch
18 gezeigt, welcher eine versiegelnde Schicht 20 hat. In
diesem Fall ist die versiegelnde Schicht 20 auch zwischen dem
Schlauch 18 und dem Nippel des Verbindungsstücks angeordnet,
wenn der Schlauch mit dem Verbindungsstück verbunden ist.
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Der Vorteil der Erfindung wird aus dem folgenden Test
ersichtlich:
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Sechs unterschiedliche Elastomer-Flüssigkeiten wurden
unter Verwendung der in TABELLE 1 angegebenen Materialien
hergestellt und auf die äußere Oberfläche des Nippels 12
unter Bildung der in Fig. 5 gezeigten versiegelnden Schicht
16 aufgetragen, wodurch die Probenkörper Nr. 1-6 des
Schlauchverbindungsstücks erhalten wurden.
TABELLE 1
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Die Schläuche 14 mit einer in Fig. 1 gezeigten
röhrenförmigen Laminarstruktur wurden mit den
Verbindungsstück-Probenkörpern verbunden. Die
Verbindungsstücke und das Endstück der entsprechenden Schläuche
wurden 168 Stunden bei 120ºC gehalten. Anschließend wurde die
Harzschicht 2 der Schläuche 14 auf eine Verschlechterung
untersucht und die Verbindungen zwischen den Schläuchen 14 und
den Verbindungsstücken hinsichtlich des versiegelnden Effekts
und der Verbindungsfestigkeit wie nachstehend beschrieben
getestet. Die Ergebnisse der Beobachtung und der Tests sind in
TABELLE 1 angegeben.
Verschlechterung der Harzschicht 2
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Die innere Umfangsoberfläche der Harzschicht 2 wurde
visuell untersucht, um zu überprüfen, ob die Oberfläche Risse
aufwies oder nicht. In TABELLE 1 zeigt "o" die Abwesenheit
von Rissen an, während "x" die Anwesenheit von Rissen
anzeigt.
Versiegelungseffekt
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Die Verbindungsstücke und das Endstück der Schläuche 14
wurden in Wasser getaucht und Stickstoffgas mit einem Druck
von 30 kg/cm² fünf Minuten in die Schläuche geblasen. Während
des Einblasens des Stickstoffgases in die Schläuche wurde die
Verbindung hinsichtlich eines Austritts von Stickstoffgas
beobachtet, der zum Auftreten von Blasen im Wasser führte. In
TABELLE 1 zeigen "o", "Δ" und "x" jeweils die Abwesenheit von
Blasen (Stickstoffgas-Austritt), eine leichte Blasenbildung
und eine beträchtliche Blasenbildung an.
Verbindungsfestigkeit
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Das Verbindungsstück wurde mit einer Hand gepackt und der
mit der anderen Hand gepackte Schlauch 14 gezogen, um zu
überprüfen, ob der Schlauch 14 sich leicht vom
Verbindungsstück herunterziehen ließ. In TABELLE 1 geben "o",
"Δ" und "x" jeweils an, daß der Schlauch 14 nicht
heruntergezogen werden konnte, mit einer relativ großen
Kraftanstrengung heruntergezogen werden konnte und mit einer
geringen Kraftanstrengung leicht heruntergezogen werden
konnte.
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Während die vorliegende Erfindung mit ihren derzeit
bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es
selbstverständlich, daß die Erfindung nicht auf die
Einzelheiten der veranschaulichten Ausführungsformen
eingeschränkt ist, sondern mit verschiedenen Änderungen,
Modifikationen und Verbesserungen ausgeführt werden kann.