DE7320996U

DE7320996U - Schlauch

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Publication number: DE7320996U
Application number: DE7320996U
Authority: DE
Original assignee: Imperial-Eastman Corp Chicago Ill (vsta)
Current assignee: Imperial-Eastman Corp Chicago Ill (vsta)
Priority date: 1972-07-06
Filing date: 1973-06-05
Publication date: 1976-10-14
Also published as: JPS4951620A; FR2192265A1; US3866631A; FR2192265B3; DE2328553A1; ZA733503B; CA988868A; GB1438666A; AU5650373A; NL7309314A; JPS587454B2; IT985477B; BE800780A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weick.mani·?,

Dipl.-Ing. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 86, DEN 1 6. Mai 1976

POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

USSN 269,499/H/KR

Imperial-Eastman Corporation 6300 West Howard Street, Chicago, Illinois, V.St.A.

Schlauch

Die Erfindung betrifft einen Schlauch, bei

welchem ein röhrenförmiger Kern mit einer umgebenden Verstärkungseinrichtung und gegebenenfalls einer äußeren Hülle umgeben ist.

Aromatische thermoplastische Polyesterharze haben In der modernen Kunststofftechnologie einen weiten Anwendungsbereich gefunden. Es ist bislang jedoch noch keine zufriedenstellende Strukturanordnung hergestellt worden, welche die Verwendung von solchen thermoplastischen Harzen als Kern- oder HUllenmaterial in einem Schlauch

gestatten. Die Verwendung eines solchen Kerns

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wäre aber aufgrund der hierdurch erhältlichen gesteigerten Festigkeit und Flexibilität sehr stark anzustreben. Ein solcher Kern hätte weiterhin eine verbesserte Auswalzbarkeit bzw. Ausdehnbarkeit. Der Schlauch könnte in seiiBr Gesamtdimension vermindert werden, ohne daß die Kapazität der Flüssigkeitsbeförderung verschlechtert würde, so daß eine solche Konstruktion eine geringere Masse und ein geringeres Gewicht als ähnliche andere Typen von verstärkten Schläuchen hätte.

Durch die Erfindung wird nun ein verbesserterSchlauch

geschaffen, welcher einen röhrenförmigen Kern enthält, der aus einem thermoplatischen aromatischen Polyesterharz gebildet ist. Der Kern definiert einen äußeren Oberflächenteil, in welchem die Verstärkungsschicht eingebettet ist, um damit eine lediglich mechanisch befestigte und zurückgehaltene Verbindung zu haben. Das Polyesterharz des Kernoberflächenteils, in welchem die Verstärkungsschicht eingebettet ist, ist im wesentlichen von Spannungen frei, so daß ein billiger Schlauch. mit verbesserter Festigkeit und einer

hohen Bearbeitbarkeit erhalten wird.

Der Schlauch kann durch eine äußere Hülle begrenzt sein, die autogen an einen Körper eines solchen thermoplastischen aromatischen Polyesterharzes gebunden ist, der durch die Verstärkungseinrichtung getragen wird. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich das Polyesterharzmaterial des Kerns durch die Verstärkungseinrichtung, so daß der Körper des Kunststoffmaterials definiert bzw. begrenzt wird, an den die Hülle autogen gebunden ist. Das Material, an das die Hülle gebunden ist, kann spurenweise Mengen von Weichmachern enthalten.

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Der erfindungsgemäße Schlauch wird hergestellt, indem man einen geeigneten Weichmacher auf die äußere Oberfläche des Kerns bringt und die Verstärkungseinrichtung auf den erweichten Oberflächenteil des Kerns aufbringt, wobei daran anschließend eine Entfernung von im wesentlichen dem gesamten Weichmacher bewirkt wird, um die Verstärkungseinrichtung mechanisch auf dem Kern frei von Spannungen zu befestigen bzw. zu fixieren. Die verwendete Verstärkungseinrichtung kann somit aus im wesentlichen Jedem Typ von Material bestehen, das normalerweise von Weichmachern nicht angegriffen wird.

V/o sich das Kernmaterial durch die Verstärkungseinrichtung hindurcherstreckt, um mit der Hülle autogen verbunden zu werden, kann das Kernmaterial mit einer gesteigerten Menge des Weichmachers versehen werden, welcher eine vorgewählte Menge des thermoplastischen Harzes enthält, wodurch es ermöglicht wird, daß dieser durch die Zwischenräume der Verstärkungsschicht strömt', um einen Körper des Kernmaterials an der äußeren Oberfläche der Verstärkungsschicht für den Kontakt mit der Hülle zu ergeben. Somit können die Hülle und der Kern aus dem gleichen thermoplastischen aromatischen Polyesterharz hergestellt werden, wobei der Weichmacher die autogene Verbindung als Ergebnis seiner Entfernung bewirkt, nachdem die Hülle- und Kernteile miteinander in Berührung kommen, beispielsweise durch Extrusion des Hüllenmaterials auf den verstärkten Kern.

Bei einer Form des erfindungsgemäßen Schlauchs besteht der röhrenförmige Kern aus einem thermoplastischen aromatischen Polyesterharz mit dem Warenzeichen "Hytrel" von E.I. du Pont de Nemours Co. Bei diesem Polyester han-

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delt es sich um ein Polykondensationsprodukt, hergestellt durch Kondensation von wenigstens einer Dicarbonsäure und/ oder eines Dicarbonsäureesters mit einem Molekulargewicht unterhalb 300 mit einem Polyalkylenätherglykol mit einem Molekulargewicht im Bereich von 400 bis 6000 und mindestens einem Dlol mit einem Molekulargewicht unterhalb 250.. Das Harz kann durch ein geeignetes Lösungsmittel mit Einschluß von Lösungsmitteln, in denen eine geringe Prozentmenge des genannten Harzes gelöst jst, weichgemacht werden. Das Lösungsmittel kann durch herkömmliche Maßnahmen entfernt werden, beispielsweise durch Abdampfen bei Raumtemperatur oder gewünschtenfalls bei erhöhter Temperatur, Eindampfen in Vakuum oder durch Behandlung mit einem Lösungsmittel, das -ein Nicht-Lösungsmittel für das Harz ist. Jedoch kann eine Spurenmenge des Weichmachers in den Oberflächenteilen beibehalten werden, um eine verbesserte Schlauchkonstruktion zu ergeben.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine isometrische Ansicht eines Endes eines Schlauchkerns, welcher auf einem aromatischen thermoplastischen Polyesterharz gemäß der Erfindung hergestellt worden ist,

Fig. 2 einen schematischen Aufriß einer Vorrichtung zur Erweichung der äußeren Oberfläche des Schlauchkerns durch Behandlung mit einem geeigneten Weichmacher, zur Verstärkung des Kerns durch Aufbringung einer Verstärkungssohicht um die erweichte Kernoberfläche herum und zur Härtung des erweichten Kernoberflächenteils durch Entfernung von im wesentlichen dem gesamten Weichmacher,

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Fig. 3 eine isometrische Ansicht des Endes eines verstärk- ,j ten Kerns, der einen Schlauch gemäß der ^

Erfindung definiert, '{.

Fig. 4 einen schematischen Aufriß, der die Zugabe einer ' zweiten Verstärkungsschicht auf den verstärkten j Kern zeigt,

Fig. 5 einen bruchstückhaften Seitenaufriß eines Schlauches ' mit zwei Verstärkungsschichten, hergestellt nach : dem Verfahren der Flg. 4, ■-,

Fig. 6 einen schematischen Aufriß, der eine weitere Stufe zur Bildung eines modifizierten Schläuche mit Einschluß einer äußeren Hülle zeigt,

Fig. 7 einen bruchstückhaften Seitenaufriß, der einen

Schlauch' aus einer Hülle und einem verstärkten Kern zeigt, und

Fig. 8 einen vergrößerten Querschnitt eines Schläuche

mit einer Hülle und einem doppelt verstärkten Kern.

Die Zeichnungen zeigen als beispielshafte Au_>führungsform der Erfindung einen Schlauch 10, welcher einen röhrenförmigen Kern 11 und eine äußere Verstärkungsschicht 12 besitzt. Gemäß der Erfindung ist der Kern aus dem aromatischen thermoplastischen Polyesterharz mit dem Warenzeichen "Hytrel" gebildet, wobei die Verstärkungsschicht mit dem Kern lediglich mechanisch fixiert bzw. daran befestigt ist, um eine angestrebte beibehaltene Verbindung damit zu ergeben. Die Fixierung der Verstärkungsschicht an dem Kern erfolgt durch eine geeignete Weichmachung des äußeren

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Oberflächenteils dee Kerne? vor der Aufbringung der Verstärkung ssohloht und durch daran anschließende Entfernung von im wesentlichen dem gesamten Weichmacher, wodurch eine Verfestigung bzw. Härtung des Oberflächenteils des Kerns erfolgt, die geeignet ist, um die Verstärkungsschicht wirksam* positiv an dem Kern mechanisch zu befestigen. -

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Schlauche'10 gemäß der Erfindung wird der Kern aus einem solchen Polyesterharz gebildet, das «in Polykondensationsprodukt umfaßt, welches durch Kondensation von mindestens einer Diecarbonsäure und/oder eines Dicarbonsäureesters mit einem Molekulargewicht unterhalb 300 mit einem Polyalkylenätherglykol mit einem Molekulargewicht im Bereich von 400 bis 6000 und mindestens einem Diol mit einem Molekulargewicht unterhalb 250 hergestellt worden ist. Ein solches Harz wird von E.I. du Pont de Nemours & Co. unter dem Warenzeichen "Hytrel" in den Handel gebracht. "Hytrel" stellt ein Polyesterelastomeres dar, das sich wie ein "v/eichgemachtes Mylar" verhält, bei v.^relcherci aber der Weichmacher ein innerlicher Teil des Polymeren ist. Das Elastomere ist ein Polyethylenterephthalat, bei dem eine geringe Prozentmenge der Äthylendioleinheiten durch Polyätherglykoleinheiten ersetzt ist, die als Weichmacher wirken. Dieses Polymere benötigt keine chemische Härtung und es kann unter Verwendung von herkömmlichen Kunststoffverarbeitungsanlagen hergestellt bzw. bearbeitet werden. Die mechanischen Eigenschaften dieses Elastomeren sind wie folgt:

Spezifisches Gewicht 1,17 bis 1,20 Flexibilitätsmodul, ASTM D797 7000 bis 60000 Bruchdehnung, ASTM DA12 500 bis 800

Durometerhärte, ASTM D2240 44D, 55D, 63D.

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Die Verstärkungsschicht 12 kann eine faserförmige Schicht aus allen geeigneten faserartigen Materialien, z.B. Nylon, Folyäthylenterephthalaten (Dacron), Metallfäden und dergleichen, umfassen. Die Verstärkungsschicht kann durch Jede geeignete Maßnahme bzw. Einrichtung aufgebracht werden, z.B. durch spiralförmige Umwicklung, Umklöppelung bzw. Umspinnung und dergleichen.

Es wird bevorzugt, wenn die Verstärkungsschicht 12 eine Umspinnung bzw. eine Umklöppelung ist, daß nur die Fasern an der inneren Oberfläche der Schicht mit dem Kern verbunden sind, wobei die äußeren Fasern frei sind, um sich gegeneinander zu bewegen, wodurch dem Schlauch eine verbesserte Flexibilität verliehen wird, während die Verstärkungsschicht an dem Kern, frei von Spannungen darin, wirksam positiv verbunden ist, so daß eine verbesserte hohe Festigkeit erhalten wird. Ferner werden aufgrund der freien Bewegung der äußeren Fasern der Schicht 12 der Abrieb und der Verschleiß der Fasern wirksam ausgeschlossen. Da der innere Teil der Umspinnung bzw. Umklöppelung an dem Kern befestigt ist, kann der Schlauch. auf die gewünschten Längen zugeschnitten werden, ohne daß die Verstärkungsschicht aufgedeckt wird.

Wie in Figur 2 gezeigt wird, kann der Kern 11 behandelt werden, um die äußere Oberfläche zu erweichen, indem der Kern durch eine geeignete weichmachende Flüssigkeit 13 geleitet wird, die sich in einem geeigneten Tank 14 befindet. Die weichmachende oder als Lösungsmittel wirkende Flüssigkeit kann ein geeignetes Material sein, z.B. Chloroform, niedermolekulare organische Säuren, m-Cresol, Phenole, gelöst in Chloroform, und dergleichen. Der Kern 15 mit der erweichten Oberfläche wird sodann einer geeig-

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neten Vorrichtung zugeführt, um die Verstärkungsschicht aufzubringen. Diese Vorrichtung kann, wie in Figur 2 gezeigt, z.B. eine Umsplnnungs- bzw. Umklöppelungsmaschine 16 sein. Der verstärkte Kern 17 wird sodann in eine geeignete Vorrichtung 18 geleitet, um im wesentlichen das gesamte weichmachende Lösungsmittel zu entfernen, um die Kern-Oberfläche zu härten bzw. zu verfestigen und die gewünschte mechanische Verbindung mit der Verstärkungsschicht zu bewirken. Auf diese"Weise wird der vollständige Schlauch 10 gebildet. In dem äußeren Oberflächenteil des Kerns kann eine geringe oder spurenförmige Menge des Weichmachers zurückbleiben, wodurch ein verbesserter Schlauch 10, wie oben beschrieben j erhalten wird.

Um ein unerwünschtes Verdampfen des Lösungsmittelmaterials 13 zu vermeiden, kann dieses gekühlt werden. Alternativ kann die Viskosität des Lösungsmittelmaterials durch Auflösung einer geringen Prozentmenge des Harzes oder eines ähnlichen Harzes, aus dem das Kernmaterial gebildet wird, erhöht werden. So hat sich z.B. gezeigt, daß ein Gemisch von 8^l/o eines dem Kernmaterial ähnlichen Polyesters mit 92% Chloroform ein ausgezeichnetes Weichmachermaterial ergibt. Wenn das weichmachende Lösungsmittel ein Phenol oder dergleichen ist, dann kann es geeigneterweise erhitzt werden, um die Aussetzungszeit zu vermindern. Wie für den Fachmann ohne weiteres ersichtlich ist, kann die Tiefe des erweichten Teils des Kerns kontrolliert werden, indem die Temperatur und die Anwendungszeit des Erweichungsmaterials auf die Kernoberfläche miteinander in geeignete Beziehung gebracht werden, wobei es zweckmäßig ist, die Tiefe des Oberflächenteils auf einen Minimalwert zurückzuführen, so daß die Festigkeit des resultierenden Schlauchs

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auf einen Maximalwert gebracht wird, während gewährleistet wird, daß eine positive mechanische Bindung mit der Verstärkungsschicht bewirkt wird. Wie oben beschrieben, wird die Begrenzung der Tiefe der Erweichung und die Fließfähigkeit des erweichten Teils vorzugsweise so kontrolliert, daß nur die innersten Fasern der Verstärkungsumspinnung bzw. -umklöppelung etc. in dem Oberflächenteil eingebettet werden, so daß die äußersten Fasern eine freie gegenseitige Bewegung haben können..Die Aufbringung der Um spinnung bzw. Umklöppelung auf den erweichten Kern wird vorzugsweise eng an den Erweichungstank angrenzend vorgenommen, um eine optimale Kontrolle der mechanischen Bindewirkung zu erhalten. Die Umklöppelung bzw. Umspinnung kann - je nachdem, wie es gewünscht wird - aus einem homogenen Material oder einem Gemisch von Fasern bestehen.

•Um einen vielschichtig verstärkten Schlauch, vie er in Fig.5 gezeigt ist, herzustellen, kann der· Schlauch 10 durch einen Körper eines weichmachenden thermoplastischen aromatischen Polyesterharzes, gelöst in Chloroform, 20 in einen Tank 21 geleitet vrerden, um wirksam einen Körper 22 des thermoplastischen Harzes an der äußeren Oberfläche der Verstärkungsschicht 12 vorzusehen, um eine Vorform 23 zu definieren. Die zweite Verstärkungsschicht 24 kann auf die Vorform 23 so aufgebracht werden, daß sie in dem Körper 22 des Polyesterharzes eingebettet ist, und daß sie eine lediglich mechanisch fixierte beibehaltene Verbindung damit hat. Auch hier ist es wiederum zweckmäßig, daß nur die inneren Fasern der Verstärkungsschicht 24 an die unterliegende Verstärkungsschicht gebunden werden, so daß es gestattet wird, daß die äußeren Fasern eine freie relative Bewegung haben, um eine verbesserte Flexibilität des Schlauches zu ergeben.

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Das weichmachende Lösungsmittel wird von der vielschichtigen verstärkten Schlauchvorform 25 in einer geeigneten Vorrichtlang zur Entfernung des Lösungsmittels 26, welche der Vorrichtung 18 ähnlich sein kann, entfernt, um einen vervollständigten, vielschichtigen verstärkten Schlauch zu bilden.

Für bestimmte Anwendungszwecke ist es zweckmäßig, um den verstärkten Schlauch herum eine äußere Hülle 28 vorzusehen. Somit kann - wie in Figur 6 gezeigt wird - der

Schlauch 10 mit der Hülle 28 unter Verwendung eines Extruders 29 versehen werden, welcher eine Hülle, die aus dem Polyesterharz bei einer hohen Schmelztemperatur gebildet wird, aufbringt. Um die Haftung der Hülle auf der Verstärkung 12 zu bewirken, kann die Verstärkung mit einer Lösung des thermoplastischen Harzes in einem weichmachenden Lösungsmittel beschichtet werden, worauf das weichmachende Lösungsmittel anschließend entfernt wird, beispielsweise in der Vorrichtung 26. Die Hülle wird auf diese V/eise autogen auf das BeSchichtungsmaterial gebunden, das seinerseits mechanisch mit den Verstärkungsfasern verbunden ist. Das Polyesterharzmaterial kann auf die Fasern mit
einer relativ niedrigen Konzentration, z.B. von 2 bis 3%_f für eine verbesserte Durchdringung der Fasern aufgebracht werden, obgleich gewünschtenfalls jeder geeignete Konzentrationsbereich verwendet v/erden kann. Der erhaltene umhüllte Schlauch 30 stellt einenweiter verbesserten Schlauch dar, der die Vorteile des Schlauches 10 zusammen mit dem zusätzlichen äußeren Abriebschutz der Außenhülle aufweist.

Wie bereits ausgeführt wurde, kann die Beschichtung der Verstärkung auch in der Weise bewirkt werden, daß genügend

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weichmachende Lösung, die das definierte elastomere Harz enthält, auf den Kern aufgebracht wird, daß das Polyesterharz nach außen durchdringt und die Verstärkungsfasern sättigt. Durch die mechanische Überziehung der Fasern wird eine starke Fixierung damit erhalten, welche mit der Schmelzbindung der Hülle auf dem Beschichtungsmaterial zusammenwirkt, um die verbesserte angestrebte beibehaltene Verbindung der Hülle mit den Fasern zu ergeben.

In Figur 8 wird ein weiterer, modifizierter Schlauch

31 gezeigt, der eine Hüllenkonstruktion ähnlich der des Schlauchs 30 umfaßt, bei welcher aber eine Vielzahl von Verstärkungsschichten, wie die Schichten 12 und 24, auf dem Kern 11 vor der Aufbringung der Hülle 28 vorgesehen ist. Die Erfindung ist nicht auf eine spezifische Anzahl von Verstärkungsschichten begrenzt. Der vielschichtige erfindungsgemäße Schlauch behält die erwünschten Eigenschaften und die charakteristischen Eigenschaften der Flexibilität und der Knickbeständigkeit bei, wobei eine hohe Festigkeit und eine lange Lebensdauer erzielt werden. Dabei findet beim Schneiden, wie oben beschrieben, keine Aufdeckung statt.

Das definierte thermoplastische aromatische Polyesterharzmaterial mit dem Warenzeichen "Hytrel" zeigt verbesserte Kalttemperatureigenschaften, die herkömmliche Schlauchmaterialien, wie Nylon-11 und Urethane, nicht haben. Ferner hat das spezifizierte Material einen extrem niedrigen FIexibilitätsmodul im Vergleich nicht nur gegenüber Nylon-11 und Urethanmaterialien, sondern auch gegenüber anderen herkömmlichen thermoplastischen Polyesterharzen bei niedrigeren Temperaturen. Das Material mit dem Warenzeichen "Hytrel" behält nämlich, obgleich es nicht vernetzt ist, vernetzte

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Eigenschaften bei erhöhten Temperaturen, z.B. 149°C, bei und zeigt verbesserte aufrechterhaltene Kupplungsretensionseigenschaften. Der erfindungsgemäße Schlauch.

hat einen hohen Modul der Reißfestigkeit, eine hohe Abriebsfestigkeit, eine hohe Bashore-Elastizität (53 bis 5890), gute Hystereseverlust- und Kriechbfcständigkeitseigenschaften sowie einen Betriebstemperaturbereich von -53,9°C bis +148,9⁰C. Das elastomere "Hytrel" ist auch gegenüber Ölen, Lösungsmitteln, hydraulischen Flüssigkeiten, aromatischen Flüssigkeiten, vielen korrodierenden Chemikalien, heißem Wasser und Mikroorganismen beständig.

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Claims

Schutz an sp rü ehe

1. Schlauch, gekennzeichnet durch einen röhrenförmigen Kern

aus einem thermoplastischen aromatischen Polyesterharz, das ein Polykondensationsproduktehergestellt durch Kondensation von mindestens einer- Dicarbonsäure und/oder einem Dicarbonsäureester mit einem Molekulargewicht unterhalb 300 mit einem Polyalkylenätherglykol mit einem Molekulargewicht im Bereich von 400 bis 6000 und mindestens einem Dlol mit einem Molekulargewicht von unterhalb 250, ist, der einen Oberflächenteil definiert, und eine Verstärkungsschicht, die sich um den Kern herum erstreckt und'die einen inneren Oberflächenteil aufweist, der in dem Oberflächenteil des Kerns eingebettet ist, daß er damit eine lediglich mechanisch befestigte, beibehaltene Verbindung mit dem Kern zur Verstärkung des Kerns hat, wobei das Polyesterharz des Oberflächenteils des Kerns, in welchem der innere Teil der Verstärkungsschicht eingebettet ist, im wesentlichen von Spannungen frei ist.

2. Schlauch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberflächenteil des Kerns eine Spurenmenge eines weichmachenden Materials enthält.

3. Schlauch nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsschicht eine faserartige Schicht ist.

4. Schlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberflächenteil des Kerns eine Spurenmenge eines Lösungsmittels für das weichmachende Material enthält.

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5. Schlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin ein Körper des thermoplastischen aromatischen Polyesterharzes auf der äußeren Oberfläche der Verstärkungsschicht vorgesehen ist und daß eine zweite Verstärkungsschicht vorgesehen ist, welche einen inneren Oberflächenteil aufweist, der In den Körper des Harzes eingebettet ist, daß er mit dem Körper eine nur mechanisch befestigte, beibehaltene Verbindung aufweist, wobei das Polyesterharz des Körpers, in welchem der Innehteil der zweiten Verstärkungsschicht eingebettet ist, im wesentlichen von Spannungen frei ist.

6. Schlauch. nach einem der Ansprüche 1 bis 51 ge kennzeichnet durch eine Hülle aus einem ähnlichen thermoplastischen aromatischen Polyesterharz, das autogen mit mit dem Überzug verbunden ist.

7. Schlauch nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Kernmaterial nach außen durch die Verstärkungsschicht erstreckt und daß der Überzug'einen Teil des Kernmaterials umfaßt, welches eine Spurenmenge des weichmachenden Materials enthält.

8. Schlauch nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsschicht eine faserförmige Schicht ist.

9. Schlauch nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle autogen an den Kern gebunden ist.

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