DE69911273T2

DE69911273T2 - Vollständig wiederaufbereitbarer Schlauch

Info

Publication number: DE69911273T2
Application number: DE69911273T
Authority: DE
Inventors: Guido Gennasio
Original assignee: ALFA GOMMA IND SpA; Alfa Gomma Industrial SpA Satto
Current assignee: ALFA GOMMA INDUSTRIAL S.P.A., S.ATTO, TERAMO, IT
Priority date: 1998-01-30
Filing date: 1999-01-27
Publication date: 2004-07-15
Anticipated expiration: 2019-01-28
Also published as: EP0933576B1; EP0933576A1; ES2207872T3; ITMI980174A1; IT1298520B1; DE69911273D1; ATE250194T1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Schlauch, der am Ende seiner Nutzungsdauer vollständig wiederverwertbar ist.
Es ist bekannt, dass biegsame Schläuche zum Fördern von Fluiden des Stands der Technik je nach der Art des zu befördernden Fluids und des Arbeitsdrucks unterschiedliche Strukturen und Bauarten haben müssen.
Die Schläuche oder Rohre des Stands der Technik haben oftmals einen mehrschichtigen Aufbau mit einem inneren Bereich, der die Undurchlässigkeit für das beförderte Fluid bildet, einer mittleren verstärkenden Schicht und einer äußeren Schicht zum Festklemmen und Schützen der mittleren Schicht.
Die für die äußere und die innere Schicht der Schläuche des Stands der Technik verwendeten Materialien sind organische oder metallorganische Polymere.
Diese Materialien erzeugen Schläuche mit den geforderten Biegsamkeits-Eigenschaften, doch haben die so aufgebauten Schläuche keine ausreichenden mechanischen Eigenschaften.
Die zweite Schicht verleiht dem Schlauch die erforderlichen mechanischen Eigenschaften aufgrund seines Aufbaus und des die zweite Schicht bildenden Materials, das oftmals durch Rundflechten, Spiralflechten oder Abdecken von Textilien, Metallen oder thermoplastischen Polymeren hergestellt wird und zwischen der äußeren und der inneren Schicht angeordnet ist, wie oben beschrieben.
Insbesondere die US 4308895 und die DE 2419799 offenbaren einen Schlauch gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Diese Schläuche des Stands der Technik sind notorisch problematisch im Hinblick auf ihre Entsorgung und Wiederverwertung am Ende ihrer Nutzungsdauer.
Die obigen Probleme werden teilweise gelindert, wenn die verstärkende Faser ein Textil anstatt eines Metalls ist, da es je nach der Art des verwendeten Polymers für die untere Schicht und/oder die Abdeckung teilweise wiederverwertbar ist und erneut verwendet wird.
Die Wiedergewinnung dieses Polymers erfolgt durch Mahlen der Schläuche und durch Abtrennen zumindest der größeren Partikel des ursprünglich den verstärkenden Abschnitt des Schlauches bildenden Textils von dem körnigen Polymermaterial.
Das so gewonnene körnige Material, das man aus Schläuchen mit einer inneren und äußeren Schicht aus Kautschuk gewinnt, kann, wenn es in geeigneter Weise erneut gemahlen und von jeglicher restlichen Textilfaser befreit wird, als kostengünstiges Füllmaterial in vulkanisierbaren elastomeren Zusammensetzungen erneut verwendet werden.
Das Partikelmaterial, das aus Schläuchen mit einer inneren und einer äußeren Schicht aus Polymeren oder thermoplastischen Polymerzusammensetzungen gewonnen wird, kann zum Herstellen von Partikeln mit vorwiegend größerer Dicke erneut verwendet werden.
Dünne Artikel können nicht hergestellt werden, da das wiederverwertete Material aufgrund der in den Partikeln eingeschlossenen Fasern schwache mechanische Eigenschaften hat, die durch weiteres Mahlen des Materials aufgrund seiner Thermoplastizität nicht beseitigt werden können.
Insbesondere ist es nicht möglich, das Material zum Herstellen von Schläuchen erneut zu verwenden, da die Textilfäden keine Undurchlässigkeit des Schlauches für die geförderten Fluide ermöglichen würden.
Eine andere Verwendung des wiederverwerteten Materials, wie z. B. Spritzgießen, ist praktisch gesehen nicht möglich, da die Textilreste die Düsen der Einspritzvorrichtungen verstopfen können.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, die oben genannten Nachteile des Stands der Technik zu beseitigen, indem man einen Schlauch bereitstellt, der am Ende seiner Nutzungsdauer vollständig wiederverwertbar ist.
Innerhalb dieses Ziels besteht eine wichtige Aufgabe der Erfindung darin, einen Schlauch mit einem hohen Prozentsatz an biologisch abbaubarem Material bereitzustellen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen wiederverwertbaren Schlauch bereitzustellen, der auch mindestens dieselben physikalischen und mechanischen Eigenschaften wie die Schläuche des Stands der Technik hat und außerdem zuverlässig, sicher und kostengünstig ist.
Das oben genannte Ziel sowie die oben genannten und weiteren Aufgaben der Erfindung, die sich im folgenden deutlicher ergeben, wird erreicht bzw. werden gelöst durch einen wiederverwertbaren Schlauch gemäss dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, das anhand eines Beispiel in der beigefügten Zeichnung dargestellt ist, wobei:
1 eine Perspektiv-Schnittansicht eines Schlauches mit vier Schichten gemäss der Erfindung ist;
2 eine Perspektiv-Schnittansicht eines Schlauches mit sieben Schichten gemäss der Erfindung ist; und
3 eine abgewandelte Ausführung des erfindungsgemäßen Schlauchs zeigt.
Wie man anhand der obigen Figuren sieht, hat der erfindungsgemäße Schlauch, der allgemein die Bezugsziffer 1 trägt, vier einander zugeordnete konzentrische Schichten.
Eine erste Schicht 2 im Innern des Schlauchs wird z. B. durch Extrusion eines Polyethylens mit einem MFI-(Schmelzflussindex = Melt Flow Index)hergestellt, der für diese Art von Anordnung geeignet ist und auf jeden Fall bei 190° mit 2,16 kg zwischen 0,2 und 4 g/min liegt. Eine auf die Schicht 2 aufgelegte Schicht 3 besteht aus einem biologisch abbaubaren Polyolefin-Material oder einem thermoplastischen Kautschuk, das bzw. der durch dynamische Vulkanisation von kristallinem Polyolefin enthaltenden Gemischen des PE- oder PP-Typs oder ihren Mischungen und aus Polyolefin-Kautschuken des EPDM/EPM-Typs gewonnen wird. Eine dritte verstärkende Schicht 4 wird durch Rundflechten, Spiralflechten oder Abdecken einer Schicht 3 mit einem Textil aus PP-Faser mit einem Zählwert von 5 bis 9 g/denier und vorzugsweise zwischen 5,5 und 8 g/denier hergestellt mit einem Schmelzpunkt im Bereich von 110°C bis 180°C und vorzugsweise zwischen 120°C und 165°C. Eine Abdeckschicht 5, die über der Schicht 4 liegt, hat dieselbe Zusammensetzung wie die Schicht 3.
Gemäss einem anderen Ausführungsbeispiel wird der erfindungsgemäße Schlauch wie oben beschrieben hergestellt, ist jedoch mit Schichten 6 zwischen den Schichten 2 und 3, zwischen den Schichten 3 und 4 sowie zwischen den Schichten 4 und 5 ausgestattet. Die Schichten 6 werden durch ein thermoplastisches Polyolefin gebildet, das z. B. durch Malein Anhydrid funktionell gemacht wird, um die Haftfestigkeit und die Verträglichkeit zwischen den Schichten, wo diese Schicht 6 vorgesehen ist, zu verbessern.
Gemäss einer in der Zeichnung nicht gezeigten weiteren Ausführung hat der erfindungsgemäße Schlauch 3 Schichten, wobei die erste innere Schicht 2 auf einem teilweise oder vollständig dynamisch vulkanisierten thermoplastischen Kautschuk gebildet ist und auf thermoplastischen Polyolefinen in erster Linie vom kristallinen Typ beruht, die vorzugsweise ausgewählt werden aus Polyethylen und seinen verwandten Copolymeren, und Polypropylen und seinen verwandten Copolymeren und aus polyolefinen Elastomeren des EPDM/EPM-Typs oder Nitril-Kautschuk, der für in erster Linie kristalline Polyolefine des PE- oder PP-Typs und ihre Verwandten Copolymere verträglich gemacht wurde.
Die zweite verstärkende Schicht 4 und die dritte Abdeckschicht 5, die den Schlauch bilden, haben dieselben Eigenschaften des Schlauches, der gemäss dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel mit vier Schichten hergestellt wird.
Der erfindungsgemäße Schlauch wurde Prüfungen unterzogen, um seine tatsächliche Wiederverwertbarkeit zu beweisen.
Die Ergebnisse wurden dann mit den Ergebnissen analoger Versuche verglichen, die an Schläuchen unterschiedlicher Arten durchgeführt wurden, die nicht gemäss der Erfindung hergestellt wurden.
Die den Versuchen unterzogenen Schläuche waren: eine Probe 1 des Schlauchs gemäss der bevorzugten vier-schichtigen Ausführung der Erfindung, mit einem Innendurchmesser von 13 mm und einem Außendurchmesser von 21 mm, der durch 9,5% Gewicht pro Meter der Schicht 2, 43,9% der Schicht 3, 3,9% der Schicht 4 und 42,5% der Schicht 5 besteht; sowie eine Probe 2 des Schlauchs mit einer Zusammensetzung, die identisch wie die der oben beschriebenen Art ist, mit der Ausnahme, dass die verstärkte Schicht aus Polyesterfasern desselben Zählwerts bestand.
Die Proben wurden gemahlen, in einen Doppelzylinder-Mischer bei einer Temperatur von 190°C +/– 5°C eingearbeitet, um eine homogene Masse zu erhalten, aus der ein 3 bis 4 mm dickes Bahnmaterial gewonnen wurde.
Die Materialbahnen 1 und 2 wurden auf diese Weise aus den Schlauchproben 1 und 2 gewonnen.
Eine durch Polyester verstärkte Probe 3 des Schlauchs 2 wurde zu einem Granulat gemahlen, woraufhin dieses Granulat zu 10 Gewichtsanteilen eines die Verträglichkeit erzeugenden Materials, das gewöhnlicherweise beim Wiederverwerten thermoplatischer Materialien verwendet wird, und in einen Zylindermesser gemischt wurde. Das Verfahren wurde fortgesetzt, wie oben beschrieben, um Materialbahnen 3 zu erhalten.
Eine Probe jeder Materialbahn wurde bei 190°C +/– 3°C zu einer Platte durch Pressen gestanzt, deren mechanische Eigenschaften dann gemessen wurden.
Eine zweite Probe der Materialbahnen wurde granuliert, und das Granulat wurde in eine Zugbank mit 30 mm Durchmesser und einem Länge-Durchmesser-Verhältnis 20 und zu einer Spritzgusspresse gefördert.
Im folgenden sind die Ergebnisdaten gezeigt.
Die Ergebnisse der oben beschriebenen Versuche beweisen, dass das den erfindungsgemäßen Schlauch bildende Material (Proben 1 und 1A) vollständig wiederverwendet werden kann und dass der Schlauch wiederverwertbar ist, um bei anspruchsvollen Anordnungen verwendet zu werden.
Die Ergebnisse zeigen in der Tat, dass die Zerreißbeanspruchung und die Bruchdehnung der Probe 2, die das Polyesterfaser-Textil enthält, um 38% bzw. 46% bezüglich der Probe 1 verringert ist wegen des Vorhandenseins von Textilresten, was die Ursache von Unstetigkeiten in dem Material und einer möglichen Durchlässigkeit ist, falls das Material in einer Unterschicht für Schläuche verwendet werden soll.
Die prozentuale Verringerung der Eigenschaften von Probe 2 erhöht sich bezüglich der spritzgegossenen Probe 1A, bei der das Produktionsverfahren die Ausrichtung des Materials bewirkt.
In Probe 3 wird die Wirkung der die Verträglichkeit erzeugenden Substanz, die durch ein Polymer hoher Härte gebildet wird, mit der Wirkung der Polyester-Textilreste addiert, und der Dehnungsmodul bei 100% ist nicht einmal messbar, weil das wiederverwertete Material vor dem Erreichen einer solchen Grenze zerbricht.
Hingegen ist das wiederverwertete Material der Probe 1, welche das Polypropylenfaser-Textil enthält, im Hinblick auf seine mechanischen Eigenschaften und seine Verarbeitbarkeit vollständig wiederverwertbar und kann in derselben Art von Artikel wie dem ursprünglichen Artikel erneut verwendet werden.
Die Haupteigenschaft des erfindungsgemäßen Schlauchs ist das vollständige Fehlen von Textilresten, wodurch sich ein homogenes Material gewinnen lässt, das sich nützlich und wirtschaftlich wiederverwenden lässt.
Gemäss einer abgewandelten Ausführung wird der Schlauch durch eine erste Schicht 10 bestimmt, die aus einem teilweise oder vollständig dynamisch vulkanisierten thermoplastischen Kautschuk oder aus einem elastomeren Polyolefin besteht.
Die zweite verstärkende Schicht wird stattdessen durch eine verstärkende Spulenwicklung 14 bestimmt, die in der ersten Schicht eingebettet ist, wie dies in 3 gezeigt ist.
Insbesondere besteht die Spulenwicklung 14 aus einem in erster Linie kristallinen thermoplatischen Polyolefin, das aus PE/PP oder deren Copolymeren ausgewählt wird.
Um ein übermassiges Schrumpfen des Materials der Spulenwicklung während der Herstellung des Schlauches zu verhindern, kann die Spulenwicklung aus einem teilweise oder vollständig dynamisch vulkanisierten thermoplastischen Kautschuk mit einem hohen Gehalt an in erster Linie kristallinem, thermoplastischem Polyolefin bestehen.
In der Praxis hat sich gezeigt, dass der erfindungsgemäße Schlauch besonders vorteilhaft ist vom Standpunkt der Umwelt, weil die Materialien wiederverwertet werden können, und vom wirtschaftlichen Standpunkt, weil das wiederverwertete Material ohne jegliche Einschränkungen vollständig wiederverwendet werden kann. Darüber hinaus können die erfindungsgemäßen Schläuche schwimmen und lassen sich somit leicht bergen, wenn sie im Meer, in Seen oder Flüssen zurück gelassen werden. Die Möglichkeit der Herstellung von Verbindungen mit thermoplastischen Materialien, die mit den den Schlauch bildenden Materialien verträglich sind, ermöglicht das Entsorgen der Rohre und Schläuche ohne deren Zerlegung und somit eine vollständige Wiederverwertung und Wiederverwendung.
Die verwendeten Materialien sowie die Abmessungen ergeben sich aus den speziellen Notwendigkeiten und dem Stand der Technik.

Claims

Ein wiederverwertbarer (1) Schlauch bestehend aus einer Vielzahl gegenseitig verbundener koaxialer Schichten, wobei besagte Schichten zumindest eine innere Schicht (2) umfassen, deren Oberfläche geeignet, ist mit einem zu befördernden Fluid in Kontakt zu treten, sowie zumindest eine zweite, verstärkende Schicht (4) und zumindest eine dritte, äußere Schicht (5), die dafür geeignet ist, besagte, zumindest eine, zweite verstärkende Schicht zu schützen und fest zu klemmen, in welcher besagte innere Schicht (2), besagte zweite, verstärkende Schicht (4) und besagte dritte, äußere Schicht (5), besagten Schlauch (1) bilden und aus gegenseitig vollständig verträglichen und vermischbaren Materialien zusammen gesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, dass besagtes Polymer oder besagte Polymerzusammensetzung zumindest eine erste Schicht (2) des besagten Schlauches (1) aus polyolefinem Thermoplast bilden; besagte, zumindest eine, dritte, umhüllende Schicht (5) durch ein Polymer oder eine Polymerzusammensetzung gebildet wird, die dem Polymer oder der Polymerzusammensetzung von besagter, zumindest einer, ersten Schicht (2) entspricht, und besagte, zumindest eine, zweite verstärkende Schicht (4) aus einem in erster Linie kristallinen polyolefinen Thermoplast gebildet wird.
Schlauch (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass besagte, zumindest eine, zweite, verstärkende Schicht (4) aus Textilfasern gebildet wird.
Schlauch (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass besagte Textilfasern durch Rundflechten, Spiralflechten oder Abdecken auf den darunter liegenden Schichten aufgebracht werden.
Schlauch (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass besagte, zumindest eine, zweite, verstärkende Schicht aus PP-Fasern gebildet wird.
Schlauch (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er zumindest eine vierte Schicht (3) umfasst, die zwischen besagter, zumindest einer, ersten Schicht (2) und besagter, zumindest einer, zweiten, verstärkenden Schicht (4) angeordnet ist, wobei besagte, zumindest eine, vierte Schicht (3) angepasst wird, um die Gesamtdicke zu verstärken.
Schlauch (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass besagter, thermoplastischer Polyolefin besagte, zumindest eine, erste Schicht (2) von besagtem Schlauch (1) bildet und in erster Linie kristallin ist.
Schlauch (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass besagter, in erster Linie kristalliner thermoplastischer Polyolefin, der besagte, zumindest eine, erste Schicht (2) bildet, aus Polyethylen und seinen verwandten Mischpolymeren oder aus seinen verwandten Mischungen mit EPM/EPDM ausgewählt wird.
Schlauch (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass besagter Polymer oder besagte Polymerzusammensetzung, die zumindest eine, erste Schicht (2) von besagtem Schlauch (1) bildet, aus einen teilweise oder vollständig dynamisch vulkanisierten thermoplastischen Kautschuk gebildet wird.
Schlauch (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass besagter, teilweise oder vollständig dynamisch vulkanisierter thermoplastischer Kautschuk auf in erster Linie kristallinem, thermoplastischen Polyolefin basiert.
Schlauch (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieser besagte, teilweise oder vollständig dynamisch vulkanisierte thermoplastische Kautschuk auf EPM/EPDM-artigen polyolefinen Elastomeren oder verträglichem Acrylnitril-Butadien-Kautschuk basiert.
Schlauch (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass besagter Polymer oder besagte Polymerzusammensetzung, die besagte, zumindest eine, vierte Schicht (3) bildet, die aus teilweise oder vollständig dynamisch vulkanisiertem thermoplastischen Kautschuk ist.
Schlauch (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass besagter teilweise oder vollständig dynamisch vulkanisierter thermoplastischer Kautschuk auf in erster Linie kristallinen, thermoplastischen Polyolefinen basiert.
Schlauch (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass besagter, thermoplastischer Kautschuk, der zumindest eine vierte Schicht (3) bildet, auf EPM/EPDM-artigen polyolefinen Elastomeren oder verträglichem Acrylnitril-Butadien-Kautschuk basiert.
Schlauch (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass besagte vierte Schicht (3) aus bioabbaubaren thermoplastischen Polyolefinen wie Polyehtylen und seinen Mischpolymeren gebildet wird, die Stärke enthalten.
Schlauch (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass besagte, zumindest eine, umhüllende, dritte Schicht (5) durch ein Polymer oder eine Polymerzusammensetzung gebildet wird, die dem Polymer oder der Polymerzusammensetzung von besagter, zumindest einer, vierten Schicht (3) entspricht.
Schlauch (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen mindestens zwei Schichten, welche besagten Schlauch (1) bilden, eine Schicht enthalten ist, die zur Verbesserung der Haftfestigkeit und Verträglichkeit zwischen den Schichten, wo sie aufgebracht wird, aus einer thermoplastischen Polyolefinbeschichtung mit mindestens einem Maleinanhydrit gebildet wird.
Schlauch (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass besagte, zumindest eine, erste Schicht (2) von besagtem Schlauch (1) aus in erster Linie kristallinem, teilweise oder vollständig dynamisch vulkanisierten Kautschuck gebildet wird.
Schlauch (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass besagte, zumindest eine, erste Schicht (2) von besagtem Schlauch (1) aus einem polyolefinen Elastomer gebildet wird.
Schlauch (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass besagte, zumindest eine, verstärkende zweite Schicht (4) eine eingebettete Spulenwicklung umfasst, wobei besagte Spulenwicklung aus einem in erster Linie kristallinen, thermoplastischen Polyolefin gebildet wird, der aus PE/PP oder deren Mischpolymeren ausgewählt wird.
Schlauch (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass besagte Spulenwicklung aus einem, teilweise oder vollständig dynamisch vulkanisierten Kautschuck gebildet wird, der einen hohen Anteil von in erster Linie kristallinem, thermoplastischen Polyolefin aufweist.