EP1718456A2 - Schlauch aus thermoplastischem elastomer - Google Patents

Schlauch aus thermoplastischem elastomer

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Publication number
EP1718456A2
EP1718456A2 EP04802876A EP04802876A EP1718456A2 EP 1718456 A2 EP1718456 A2 EP 1718456A2 EP 04802876 A EP04802876 A EP 04802876A EP 04802876 A EP04802876 A EP 04802876A EP 1718456 A2 EP1718456 A2 EP 1718456A2
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
hose according
intermediate layer
adhesion
promoting intermediate
reinforcement
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP04802876A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hans-Werner Friederich
Jörg Vortkort
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ContiTech Schlauch GmbH
Original Assignee
Phoenix AG
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/06—Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B27/08—Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
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    • B32B1/08—Tubular products
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L11/00—Hoses, i.e. flexible pipes
    • F16L11/04—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics
    • F16L11/08—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with reinforcements embedded in the wall
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2597/00—Tubular articles, e.g. hoses, pipes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T428/139—Open-ended, self-supporting conduit, cylinder, or tube-type article
    • Y10T428/1393—Multilayer [continuous layer]

Definitions

  • the invention relates to a hose comprising a core and cover with embedded reinforcement, in the form of a single or multi-layer reinforcement structure, the core and cover each consisting of a thermoplastic elastomer.
  • hose structure there is a comprehensive state of the art, which also describes a large number of reinforcement variants, reference being made, for example, to the following publications: DE 33 32 550 C2, EP 0 149 805 B1, EP 0 567 115 B1 and EP 0 848 794 B1.
  • the reinforcement consists of a textile and / or metallic material and depends on the intended use.
  • hoses there are, for example: water hoses, compressed air hoses, oil and petrol hoses, chemical hoses, steam hoses and hydraulic hoses.
  • hoses are made from various materials, such as rubber, plastics (PVC) and rubber-plastic compounds.
  • the generic hose is made of a thermoplastic elastomer (short name TPE).
  • TPE-S thermoplastic elastomers based on styrene
  • TPE-O uncrosslinked or partially crosslinked thermoplastic elastomers based on olefin
  • TPE-V fully crosslinked thermoplastic elastomers based on olefin
  • the hose according to the invention is characterized in that an adhesion-promoting intermediate layer is incorporated, which can be welded to the core and / or ceiling material and thus forms a connection to the reinforcement. The welding takes place during the manufacturing process.
  • the adhesion-promoting intermediate layer is extruded directly onto the core, the strength member then being placed on the intermediate layer.
  • the adhesion-promoting intermediate layer is extruded directly onto the reinforcement, whereby the ceiling is then worked up.
  • the adhesion-promoting intermediate layer is applied to the soul and to the ceiling, so that the reinforcement is completely integrated into the intermediate layer.
  • This variant is particularly advantageous, especially when there are no more thread gaps.
  • the adhesion-promoting intermediate layer is applied between the individual strength members, the above-mentioned variants also being used.
  • the adhesion-promoting intermediate layer has a minimum melting point of 75 ° C and a maximum melting point of 170 ° C.
  • the advantageous materials in relation to the adhesion-promoting intermediate layer are: An olefinic plastic is used, especially based on polyethylene or polypropylene. The reinforcement is twisted around with the olefinic plastic or the olefinic plastic is applied directly to the reinforcement.
  • the adhesion-promoting intermediate layer consists of a TPE (TPE-S, TPE-O, TPE-V) and a hydrocarbon resin, in particular an aromatic hydrocarbon resin, and, if appropriate, from further additives.
  • the hydrocarbon resin content is 2 to 50% by weight, in particular 5 to 30% by weight.
  • the adhesion-promoting intermediate layer is an acrylate copolymer, in particular an ethylene-acrylate copolymer.
  • acrylate copolymer in particular an ethylene-acrylate copolymer.
  • EMA ethylene methyl acrylate
  • ESA ethylene ethyl acrylate
  • EBA ethylene butyl acrylate
  • a hydrocarbon resin in particular again an aromatic hydrocarbon resin, and optionally further additives are / are admixed to the acrylate copolymer.
  • the hydrocarbon resin content here is 2 to 50% by weight, in particular 5 to 30% by weight.
  • a further component in the form of a functionalized polymer is preferably added to the adhesion-promoting intermediate layer.
  • This additional component is a maleic anhydride grafted polyethylene or a similarly grafted polypropylene or an acrylate copolymer functionalized with polar CO groups or epoxy groups.
  • the proportion of the functionalized polymer is 0.5 to 20% by weight, in particular 2 to 10% by weight.
  • the adhesion-promoting intermediate layer is a hydrocarbon resin, in particular an aromatic hydrocarbon resin.
  • the hydrocarbon resin has a softening point of 75 ° C to 145 ° C, in particular 100 ° C to 145 ° C.
  • the above data in% by weight relate to the total mass of the adhesion-promoting intermediate layer.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schlauch, umfassend eine Seele und Decke mit eingebettetem Festigkeitsträger, und zwar in Form eines ein- oder mehrlagigen Festigkeitsträgergebildes, wobei die Seele und die Decke jeweils aus einem thermoplastischen Elastomer bestehen, wobei ferner erfindungsgemäss eine haftvermittelnde Zwischenschicht eingearbeitet ist, die mit dem Seelen- und/oder Deckenmaterial verschweissbar ist und somit eine Verbindung zum Festigkeitsträger eingeht. Hinsichtlich der haftvermittelnden Zwischenschicht werden zweckmässige Gestaltungsvarianten vorgestellt.

Description

Schlauch aus thermoplastischem Elastomer
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Schlauch, umfassend eine Seele und Decke mit eingebettetem Festigkeitsträger, und zwar in Form eines ein- oder mehrlagigen Festigkeitsträgergebildes, wobei die Seele und Decke jeweils aus einem thermoplastischen Elastomer bestehen.
In Bezug auf den oben genannten Schlauchaufbau gibt es einen umfassenden Stand der Technik, der zudem eine Vielzahl von Festigkeitsträgervarianten beschreibt, wobei beispielsweise auf folgende Druckschriften verwiesen wird: DE 33 32 550 C2, EP 0 149 805 B1, EP 0 567 115 B1 und EP 0 848 794 B1. Der Festigkeitsträger besteht aus einem textilen und/oder metallischen Werkstoff und richtet sich nach dem Einsatzzweck. Hinsichtlich des vielfältigen Einsatzzweckes von Schläuchen sind beispielsweise zu nennen: Wasserschläuche, Druckluftschläuche, Öl- und Benzinschläuche, Chemieschläuche, Dampfschläuche und Hydraulikschläuche.
Heutzutage werden Schläuche aus diversen Materialien hergestellt, wie beispielsweise aus Gummi, Kunststoffen (PVC) und Gummi-Kunststoff-Verbindungen. Der gattungsgemäße Schlauch wird aus einem thermoplastischen Elastomer (Kurzbezeichnung TPE) hergestellt. Insbesondere werden thermoplastische Elastomere auf Styrolbasis (TPE-S), unvernetzte oder teilvernetzte thermoplastische Elastomere auf Olefinbasis (TPE-O) und volivernetzte thermoplastische Elastomere auf Olefinbasis (TPE-V) verwendet. Die eigentliche Herstellung eines Schlauches ist heute Stand der Technik. Es wird eine entsprechende TPE-Innenschicht (Seele) extrudiert. Nun wird der Festigkeitsträger aufgebracht. Anschließend erfolgt die Bildung der TPE-Außenschicht (Mantel, Decke). Problem bei dieser Herstellung ist, dass ein Verbundkörper für technisch hoch anspruchsvolle Artikel hergestellt wird, bei dem die einzelnen Schichten eine Verbindung eingehen müssen. In der Regel wird bei Kunststoffschläuchen der Verbundkörper dadurch hergestellt, dass die Innen- und Außenschicht über die Fadenlücken miteinander verschweißt sind. Zum eigentlichen Festigkeitsträgermaterial erhält man jedoch keine Haftung.
In dem Augenblick, wo hochwertige Schläuche hergestellt werden, ist es jedoch erforderlich, mehr Festigkeitsträger in die Schläuche einzubauen, womit man kleinere Fadenlücken erhält. Das geht soweit, dass der Festigkeitsträger dicht bei dicht liegt und keine Fadenlücken mehr vorhanden sind. In diesem Fall ist es unbedingt erforderlich, dass das Seelen- und Deckenmaterial eine Haftung zu dem Festigkeitsträger eingeht. Dies ist mit den herkömmlichen TPE-Materialien jedoch nicht möglich.
Im Hintergrund der oben genannten Problematik zeichnet sich der erfindungsgemäße Schlauch dadurch aus, dass eine haftvermittelnde Zwischenschicht eingearbeitet ist, die mit dem Seelen- und/oder Deckenmaterial verschweißbar ist und somit eine Verbindung zum Festigkeitsträger eingeht. Die Verschweißung erfolgt dabei im Rahmen des Fertigungsvorganges.
Hinsichtlich der Anordnung der haftvermittelnden Zwischenschicht kommen insbesondere folgende drei Varianten zum Tragen:
Die haftvermittelnde Zwischenschicht ist direkt auf die Seele extrudiert, wobei dann der Festigkeitsträger auf die Zwischenschicht aufgelegt wird.
- Die haftvermittelnde Zwischenschicht ist direkt auf den Festigkeitsträger extrudiert, wobei anschließend die Decke aufgearbeitet wird.
Die haftvermittelnde Zwischenschicht ist zur Seele und zur Decke aufgebracht, so dass der Festigkeitsträger komplett in die Zwischenschicht eingebunden ist. Diese Variante ist besonders vorteilhaft, vor allem dann, wenn keine Fadenlücken mehr vorhanden sind.
Bei mehrlagigen Schläuchen (EP 0567 115 B1) ist die haftvermittelnde Zwischenschicht zwischen den einzelnen Festigkeitsträgern aufgebracht, wobei die oben genannten Varianten zusätzlich zur Anwendung gelangen können.
Die haftvermittelnde Zwischenschicht hat einen minimalen Schmelzpunkt von 75°C und einen maximalen Schmelzpunkt von 170°C.
Die vorteilhaften Werkstoffe in Bezug auf die haftvermittelnde Zwischenschicht sind: Es kommt ein olefinischer Kunststoff zum Einsatz, insbesondere auf der Basis von Polyethylen oder Polypropylen. Dabei ist der Festigkeitsträger mit dem olefinischen Kunststoff umzwirnt oder der olefinische Kunststoff wird direkt auf den Festigkeitsträger aufgebracht.
Die haftvermittelnde Zwischenschicht besteht aus einem TPE (TPE-S, TPE-O, TPE-V) und einem Kohlenwasserstoffharz, insbesondere einem aromatischen Kohlenwasserstoffharz, sowie gegebenenfalls aus weiteren Zusatzstoffen. Der Kohlenwasserstoffharzanteil beträgt dabei 2 bis 50 Gew.-%, insbesondere 5 bis 30 Gew.-%.
Die haftvermittelnde Zwischenschicht ist ein Acrylat-Copolymer, insbesondere ein Ethylen-Acrylat-Copolymer. Diesbezüglich sind wiederum insbesondere zu nennen: Ethylen-methy-acrylat (EMA), Ethylen-ethyl-acrylat (EEA) oder Ethylen- butyl-acrylat (EBA). Dem Acrylat-Copolymer ist/sind ein Kohlenwasserstoffharz, insbesondere wiederum ein aromatisches Kohlenwasserstoffharz, sowie gegebenenfalls weitere Zusatzstoffe beigemischt. Der Kohlenwasserstoffharzanteil beträgt auch hier 2 bis 50 Gew.-%, insbesondere 5 bis 30 Gew.-%.
Der haftvermittelnden Zwischenschicht ist hier vorzugsweise eine weitere Komponente in Form eines funktionatisierten Polymers zugegeben. Dabei handelt es sich bei dieser Zusatzkomponente um ein Maleinanhydrid gepfropftes Polyethylen oder ein gleichartig gepfropftes Polypropylen oder um ein mit polaren CO-Gruppen oder Epoxy-Gruppen funktionalisiertes Acrylat-Copolymer. Der Anteil des funktionalisierten Polymers beträgt 0,5 bis 20 Gew.-%, insbesondere 2 bis 10 Gew.-%.
Die haftvermittelnde Zwischenschicht ist ein Kohlenwasserstoffharz, insbesondere ein aromatisches Kohlenwasserstoffharz. Das Kohlenwasserstoffharz weist dabei einen Erweichungspunkt von 75°C bis 145°C, insbesondere 100°C bis 145°C, auf.
Die oben genannten Angaben in Gew.-% beziehen sich auf die Gesamtmasse der haftvermittelnden Zwischenschicht.

Claims

Patentansprüche
1. Schlauch, umfassend eine Seele und Decke mit eingebettetem Festigkeitsträger, und zwar in Form eines ein- oder mehrlagigen Festigkeitsträgergebildes, wobei die Seele und Decke jeweils aus einem thermoplastischen Elastomer bestehen, dadurch gekennzeichnet, dass eine haftvermittelnde Zwischenschicht eingearbeitet ist, die mit dem Seelen- und/oder Deckenmaterial verschweißbar ist und somit eine Verbindung zum Festigkeitsträger eingeht.
2. Schlauch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die haftvermittelnde Zwischenschicht direkt auf die Seele extrudiert ist und der Festigkeitsträger auf die Zwischenschicht aufgelegt ist.
3. Schlauch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die haftvermittelnde Zwischenschicht direkt auf den Festigkeitsträger extrudiert ist und anschließend die Decke aufgearbeitet ist.
4. Schlauch nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die haftvermittelnde Zwischenschicht zur Seele und zur Decke aufgebracht ist, so dass der Festigkeitsträger komplett in die Zwischenschicht eingebunden ist.
5. Schlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die haftvermittelnde Zwischenschicht bei mehrlagigen Schläuchen zwischen den einzelnen Festigkeitsträgern aufgebracht ist.
6. Schlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die haftvermittelnde Zwischenschicht einen minimalen Schmelzpunkt von 75°C hat.
7. Schlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die haftvermittelnde Zwischenschicht einen maximalen Schmelzpunkt von 170°C hat.
8. Schlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die haftvermittelnde Zwischenschicht ein olefinischer Kunststoff ist.
9. Schlauch nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der olefinische Kunststoff Polyethylen oder Polypropylen ist.
10. Schlauch nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Festigkeitsträger mit dem olefinischen Kunststoff umzwirnt ist.
11. Schlauch nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der olefinische Kunststoff direkt auf den Festigkeitsträger aufgebracht ist.
12. Schlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die haftvermittelnde Zwischenschicht aus einem thermoplastischen Elastomer und einem Kohlenwasserstoffharz, insbesondere einem aromatischen Kohlenwasserstoffharz, sowie gegebenenfalls aus weiteren Zusatzstoffen besteht.
13. Schlauch nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Elastomer aus der Gruppe der TPE-S, TPE-O oder TPE-V stammt.
14. Schlauch nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Kohlenwasserstoffharzanteil 2 bis 50 Gew.-%, insbesondere 5 bis 30 Gew.-%, beträgt.
15. Schlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die haftvermittelnde Zwischenschicht ein Acrylat-Copolymer ist.
16. Schlauch nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die haftvermittelnde Zwischenschicht ein Ethylen-Acrylat-Copolymer ist.
17. Schlauch nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die haftvermittelnde Zwischenschicht ein Copolymer auf Basis von Ethylen-methyl-acrylat (EMA), Ethylen-ethyl-acrylat (EEA) oder ein Ethylen-butyl-acrylat (EBA) ist.
18. Schlauch nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass dem Acrylat-Copolymer ein Kohlenwasserstoffharz, insbesondere ein aromatisches Kohlenwasserstoffharz, sowie gegebenenfalls weitere Zusatzstoffe beigemischt ist/sind.
19. Schlauch nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Kohlenwasserstoffharzanteil 2 bis 50 Gew.-%, insbesondere 5 bis 30 Gew.-%, beträgt.
20. Schlauch nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der haftvermittelnden Zwischenschicht eine weitere Komponente in Form eines funktionalisierten Polymers zugegeben ist.
21. Schlauch nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem funktionalisierten Polymer um ein Maleinanhydrid gepfropftes Polyethylen oder Maleinanhydrid gepfropftes Polypropylen oder um ein mit polaren CO-Gruppen oder Epoxy-Gruppen funktionalisiertes Acrylat-Copolymer handelt.
22. Schlauch nach Anspruch 20 oder 21 , dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des funktionalisierten Polymers 0,5 bis 20 Gew.-%, insbesondere 2 bis 10 Gew.-%, beträgt.
23. Schlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass die haftvermittelnde Zwischenschicht ein Kohlenwasserstoffharz, insbesondere ein aromatisches Kohlenwasserstoffharz, ist.
24. Schlauch nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlenwasserstoffharz einen Erweichungspunkt von 75°C bis 145°C, insbesondere von 100°C bis 145°C, aufweist.
EP04802876A 2004-02-27 2004-12-04 Schlauch aus thermoplastischem elastomer Withdrawn EP1718456A2 (de)

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