DE7832484U1 - Kraftstoffleitung aus kunststoffverbundsystem - Google Patents

Description

- 1 HOECHST AKTIENGESELLSCHAFT HOE 78/F 238 G 1. II. 1978Dr. ZR/a

"Kraftstoffleitung aus KunststoffVerbundsystem"

Gegenstand der Erf-ndang sind Rohre aus einem flexiblem thermoplastischem Kunststoffverbundsystem als vorwiegend betriebstofffördernde Leitunger, an Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotor .
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Es ist bekannt im Motorfahrzeugbau für die Zuleitung von Kraftstoff zum Verbrennungsmotor anstelle von Metallrohren, Kunststoffrohre einzusetzen. Als geeignete Kunststoffe haben sich beispielsweise Polyamid 66 (PA 66), Polyamid 6 (PA 6), Polyamid 11 (PA 11) und Polyamid 12 (PA 12) erwiesen. Die Anforderungen an Rohre,bestehend aus diesen Kunststoffen, sind in DIN 73378 (Rohre aus Polyamid für Kraftfahrzeuge) niedergelegt. Trotz der im allgemeinen guten Eigenschaften weisen Polyamid-Rohre einige Nachteile auf. So haben Rohre aus PA 66 und PA 6 die notwendige Zähigkeit nur bei einem bestimmten Feuchtigkeitsgehalt, der von der Umgebungstemperatur abhängig ist. Sinkt der Feuchtigkeitsgehalt unter einen bestimmten Wert, fällt die Zähigkeit ab und die Rohre können gegen mechanische Beanspruchung anfällig werden. Auch bei niedrigen Temperaturen kann das Verhalten gegen Stoß- und Schlagbeanspruchung ungünstig beeinflußt werden. Gegen die Einwirkung von Batteriesäure sind Rohre aus Polyamid nicht beständig. Rohre aus PA 66 und PA 6 sind außerdem nicht im Kontakt mit zinkhaltigen Teilen unter Streusalzeinwirkung und mit anderen Zink-Ionenbildnern verwendbar. Bei engen oder ungünstigen

Biegeradien müssen Polyamid-Rohre mit geeigneten Vorrichtungen bei höheren Temperaturen der Biegung entsprechend \ geformt werden. Mechanische Einwirkungen z.B. bei Fahrzeugunfällen können die verhältnismäßig starren Rohre beschädi- ; gen. Weiterhin sind Polyamid-Rohre gegen Kraftstoff gemische, <> die höhere Anteile an Methanol enthalten, nicht oder nur be- | dingt beständig. Im Falle einer Flammeneinwirkung haben f die Polyamidrohre nur eine relativ kurze Widerstandszeit |

I bis zum Austreten von Kraftstoff, da sie einschichtig her- |

gestellt sind. f

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Kraftstoff- 1

leitungen aus thermoplastischem Kunststoff bereitzustellen, \

welche die Nachteile des Standes der Technik nicht aufwei- |

sen, und die insbesondere gegen methanolhaltige Kraftstoffe f

beständig sind. *

Erfindungsgemäß wird wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß s

die Kraftstoffleitung aus einem flexiblen, thermoplastischen | KunststoffVerbundsystem besteht, bei dem ein inneres

Kunststoff-Wellrohr aus Polyoxymethylen (POM) mit einem |

äußeren Kunststoff-Mantelrohr aus Weich-Polyvinylchlorid f

(PVC) umhüllt ist. ·· §

Das innere Rohr besitzt erfindungsgemäß eine zentrische f| Wellenprofilierung, die rechtwinkelig zur Rohrlängsachse § oder schraubenförmig dazu verläuft. %

Das erfindungsgemäße Verbundrohr zeigt eine gute Flexi- f?

JO bilität bei gleichzeitig hoher Härte und Zähigkeit in

exnem Temperaturbereich von etwa -40°C bis ca. 100⁰C. Das
innen liegende Wellrohr aus POM ist dabei gegen alle Kraftstoff arten für Verbrennungsmotoren beständig, während das
äußere Mantelrohr aus Weich-PVC von außen einwirkenden

$5 aggresiven Chemikalien vie z.B. Batteriesäure, chlorhaltigen Streusalzen, phosphorsäurehaItigen Metallbehandlungsmitteln und dergleichen widersteht. Die sehr gute Flexibilität des Verbundsystemes erlaubt ein Verlegen auch in
engen Biegeradien ohne eine Wärmebehandlung , und die

Sicherheit gegen Bruch bei mechanischer Belastung ist wesentlich erhöht. Durch das bei dem Verbundrohr außen liegende PVC-Rohr wird ein zusätzlicher Schutz der eigentlichen Kraftstoffleitung gegen mechanische und Witterungseinflüsse erreicht. Weiterhin verzögert die Schwerentflammbarkeit des PVC-IIanteirohres bei einer Flammeneinwirkung die Zerstörung der eigentlichen Kraftstoffleitung.

Das innere Wellrohr besteht, wie erwähnt, erfindungsgemäß aus Polyoxymethylen. Polyoxymethylene, die erfindungsgemäß für die Herstellung des Wellrohres verwendet werden können, sind Homopolymere des Formaldehyds oder eines cyclischen Oligomeren des Formaldehyds, z.B. Trioxan, dessen HydroxyI-endgruppen chemisch, z.B. durch Veresterung oder Verätherung, gegen Abbau stabilisiert sind. Weiterhin umfaßt der Begriff Polyoxymethylene erfindungsgemäß auch Copolymere des Formaldehyds oder eines cyclischen Oligomeren des Formaldehyds, vorzugsweise Trioxan, wobei die Copolymeren neben Oxymethyleneinheiten in der Hauptvalenzkette Oxyalkyleneinheiten mit mindestens zwei, bevorzugt zwei bis acht und speziell zwei bis vier benachbarten Kohlenstoffatomen, aufweisen und primäre Alkoholendgruppen besitzen. Der Comonomerenanteil in den Copolymeren beträgt zweckmäßigerweise 0,1 bis 15, vorzugsweise 0,1 bis 5 Gew.-%. _.

Als Verbindungen, die für die Copolymerisation mit Formaldehyd oder cyclischen Oligomeren des Formaldehyds, vorzugsweise Trioxan, geeignet sind, werden vor allem cyclische Äther_; vorzugsweise mit 3, 4 oder 5 Ringgliedern und/ oder cyclische Acetale_; vorzugsweise Formale mit 5 bis 11, vorzugsweise 5, 6, 7 oder 8 Ringgliedern und/oder lineare Polyacetale,vorzugsweise Polyformale verwendet.

Als cyclische Äther kommen vor allem Epoxide, z.B. Äthylenoxid und Propylenoxid in Frage,

Als cyclische Acetale eigenen sich vor allem cyclische For-• 5 male Von aliphatischen oder cycloaliphatischen ^(/-Diolen mit 2 bis 8, vorzugsweise 2, 3 oder 4 Kohlenstoffatomen, deren Kohlenstoffkette in Abständen von 2 Kohlenstoffatomen durch ein Sauerstoffatom unterbrochen sein kann, z.B. GIykolformal (1,3-Dioxolan), Propandiolformal (1,3-Dioxan), Butandiolformal (1,3-Dioxepan), und Diglykolformal (1,3,6-Trioxocan).

Als lineare Polyacetale eignen sich sowohl Homo- oder Copolymere der vorstehend definierten cyclischen Acetale als auch lineare Kondensate aus aliphatischen oder cycloaliphatischen <j^^-Diolen mit aliphatischen Aldehyden, vorzugsweise Formaldehyd. Insbesondere werden Homopolymere cyclischer Formale von aliphatischen <£ ,^-Diolen mit 2 bis 8, vorzugsweise 2, 3 oder 4 Kohlenstoffatomen verwendet, z.B. Po-Iy(1,3-dioxolan), Poly(1,3-dioxan) und Poly(1,3-dioxepan).

Die erfindungsgemäß verwendeten Polyoxymethylene sind makromolekular und besitzen vorzugsweise eine lineare Struktur. Die Werte ihrer reduzierten spezifischen Viskosität (RSV), geinessen bei 1 40⁰C an einer 0,5 gewichtsprozentigen Lösung des Polymeren in ^-Butyrolacton, das 2 Gew.-% Diphenylamin als Stabilisator enthält, betragen 0,30 bis 3,O, vorzugsweise 0,5 bis 3,0, vorzugsweise 0,5 bis 2 dl/g. Die Kristallitschmelzpunkte der vorgenannten Polyoxymethylene liegen im Bereich von etwa 15O° bis 180⁰C.

Die erfindungsgemäß eingesetzten Polyoxymethylene enthalten zweckmäßigerweise übliche Stabilisatoren, wie beispielsweise in der DE-OS 2.043.49.8 beschrieben. 35

Das äußere Rohr des Verbundsystems als Kraftstoffleitung besteht aus weichgemachtem PVC. Unter "PVC" im Sinne der Erfindung sind Vinylchlorid-Homo-, oder -Copolymerisate mit einem Gehalt von mindestens 50 Gew.-%, vorzugsweise 5· 75 Gew.-% und insbesondere 85 Gew.-%, bezogen auf Gesamtpolymerisat, an polymerisiertem Vinylchlorid zu verstehen, die nach den bekannten Verfahren hergestellt werden. Der K-Wert beträgt vorzugsweise 55 bis 75.

•'iO Unter den Begriff "PVC" fallen erfindungsgemäß weiterhin auch Mischungen der obigen Vinylchlorid-Polymerisate mit anderen Polymeren, wie beispielsweise Polyacrylate, wobei der Gehalt an Vinylchlorid-Polymerisat mindestens 50 Gew.-% beträgt.

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Das erfindungsgemäß eingesetzte Weich-PVC enthält im allgemeinen 20 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise 25 bis 35 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmischung, eines üblichen, vorzugsweise unbrennbaren Weichmachers, wie beispielsweise Trikresylphosphat und/oder Trichloräthy!phosphat.

Weiterhin enthält das erfindungsgemäße T?XV. noch übliche Stabilisatoren wie organische Zinnverbindungen, Salze der Erdalkalimetalle, sowie von Zink, Cadmium oder Blei mit 25 aliphatischen Carbonsäuren oder Oxycarbonsäuren, basische und neutrale Bleisalze anorganischer Säuren, wie Schwefel-, Phosphor oder phosphorige Säure, Epoxyverbindungen und Ruß oder Mischungen dieser Verbindungen. Die Mengen betragen

zweckmäßigerweise 0,1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf PVC: 30

Schließlich kann auch das PVC noch andere bekannte Zusatzstoffe wie Gleitmittel, Füllstoffe, Pigmente, flammhemmende Mittel etc., wie etwa in der DE-OS 2.617.497 beschrieben, enthalten.
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Die Herstellung des erfindungsgemäßen Kunststoffverbindungssystems erfolgt in der Weise, daß zunächst das Wellrohr hergestellt und danach dann das Mantelrohr aufgebracht wird.

Zur Herstellung des Wellrohres können Vorrichtungen dienen, wie sie zum Beispiel in der DE-AS 1.255-292 oder der DE-OS 2.104.294 beschrieben sind. Das aus der Extruderdüse in warmplastischen Zustand austretende Rohr wird dabei durch sich mitbewegende Hohlformen unter Einwirkung von Innendruck mit der Wellenprofilierung versehen. Wenn die Wellenprofilierung unterbrochen werden soll, z.B. durch glatte Bereiche oder Muffan, besitzen einzelne Hohlformenglieder entsprechende andere Innenkonturen.

Die Aufbringung des Mantelrohres aus Weich-PVC auf das Wellrohr wird gleichfalls nach an sich bekannten Verfahren durchgeführt, indem z.B. das Wellrohr in den Querspritzkopf eines Extruders geführt und mit der Schmelze des Weich-PVC umraante'.t wird. Durch Variation der Extrusionsbedingungen, z.B. der Abzugsgeschwindigkeit, kann die Dicke des Mantelrohres, sowie die Anpassung an die Konturen des Wellrohres beliebig geregelt werden. Es ist auch möglich das PVC-Mantelrohr nach dem bekannten Wickelverfahren aufzubringen, indem z.B. ein noch im warmplastischen Zustand befindliches extrudiertes PVC-Band mit Unterstützung von Heißluft um das Wellrohr gewickelt und verschweißt wird.

Für die Wanddicke des Wellrohres sind im allgemeinen 0,5 bis 1,5 mm und für die des Mantelrohres 0,5 bis 2,0 mm ausreichend.

In den anliegenden Zeichnungen ist das erfindungsgemäße KunststoffVerbundsystem beispielhaft dargestellt.

• ·

Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Ausgestaltungsform, in der die Wellentäler (2) des POM-Wellrohrs (1) durch das PVC-Mantelrohr (3) voll ausgefüllt sind.

In Figur 2, sind diese Wellentäler (2) nur teilweise ausgefüllt.

• I I I I I

- 8 Beispiel

Ein mit 2,2'-Methylen-bis/~4-methyl-6-tert.buty!phenol/ wärmestabilisiertes Copolymerisat aus Trioxan mit 4 Gew.-% 1,3-Dioxolan mit der Dichte 1,41 g/cm³, einer reduzierten spezifischen Viskosität von 1,1 dl/g und einem Kristallicschmelzbereich von 163°C bis 167°C wurde nach bekannten Verfahren zu einem Rohr extrudiert und durch sich mitbewegende Hohlformen mit einer Wellenprofilierung versehen. Die Wanddicke des Wellrohres betrug 0,7 mm und der Innendurchmesser 7 mm.

Dieses Wellrohr wurde in den Querspritzkopf eines Extruders eingeführt und mit einem Weich-PVC der Zusammensetzung

65 Gewichtsteile Polyvinylchlorid K-Wert 70

33 " " Trikresylphosphat 2 " " Epoxydweichmacher 1 " " Barium-Cadmium-Stabilisator (fest)
0,1 " Esterwachs

0,1 " ⁿ Stearinsäure 0,5 " " Ruß

kontinuierlich ummantelt. Das Mantelrohr aus Weich-PVC hatte eine Wanddicke von 1 mm und umhüllte das Wellrohr fugenlos.

Die nach dem Beispiel als Verbundsystem hergestellte Kraftstoffleitung entsprach allen Anforderungen, die nach DIN 73378 an "Rohre aus Polyamid für Kraftfahrzeuge" gestellt werden. Ihr kleinster Biegeradius betrug 2 cm.

Die Kraftstoffleitung des Beispiels war gegen alle bekannten Kraftstoffarten einschließlich methanolhaltiger oder Rein-Methanol beständig. Durch die ausgezeichnete Flexibilität der als Verbundsystem aufgebauten Kraftstofflei tung ergab sich eine hohe mechanische Widerstandsfähigkeit gegen alle bei Einsatz in Kraftfahrzeugen auftretenden Belastungen

auch unter extremsten Beanspruchungsbedxngungen. Die Stabilisierung des PVC-Mantelrohres verbunden mit einer Schwarzeinfärbung durch Ruß ergab eine optimale Witterungs und UV-Beständigkeit des Verbundrohres, bei gleichzeitiger sehr guter Cheitiikalienbeständigkeit, speziell gegen Batteriesäure. Die Standzeit der so hergestellten Kraftstoffleitung bei Flammeinwirkung bis zum Undichtwerden der Leitung war durch das schwer entflammbare PVC-Mantelrohr gegenüber gebräuchlichen Kunststoff-Kraftstoffleitungen wesentlich erhöht.

Claims (2)

1 HOE 78/F 238 G Schutz ansprüche

1. Kraftstoffleitung aus einem flexiblen, thermoplastischen KunststoffVerbundsystem, dadurch gekennzeichnet, daß ein inneres Kunststoff-Wellrohr (1) aus Polyoxymethylen mit einem äußeren Kunststoff-Mantelrohr (3) aus Weich-Polyvinylchlorid umhüllt ist.

2. Kraftstoffleitung nach Anspruch Λ, dadurch gekennzeichnet, daß das Weich-Polyvinylchlorid Ruß enthält.