EP2611602A1 - Schlauch mit niedriger permeationsrate, insbesondere ein hochtemperaturkältemittelschlauch, und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Schlauch mit niedriger permeationsrate, insbesondere ein hochtemperaturkältemittelschlauch, und verfahren zu dessen herstellung

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Publication number
EP2611602A1
EP2611602A1 EP11736080.0A EP11736080A EP2611602A1 EP 2611602 A1 EP2611602 A1 EP 2611602A1 EP 11736080 A EP11736080 A EP 11736080A EP 2611602 A1 EP2611602 A1 EP 2611602A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
hose
layer
yarn
barrier layer
polymeric material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11736080.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Sont
Ute Kehr
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ContiTech Kuehner GmbH and Cie KG
Original Assignee
ContiTech Kuehner GmbH and Cie KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ContiTech Kuehner GmbH and Cie KG filed Critical ContiTech Kuehner GmbH and Cie KG
Publication of EP2611602A1 publication Critical patent/EP2611602A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F16L11/04—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics
    • F16L2011/047—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with a diffusion barrier layer
    • 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
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    • Y10T428/13—Hollow or container type article [e.g., tube, vase, etc.]
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    • Y10T428/1379—Contains vapor or gas barrier, polymer derived from vinyl chloride or vinylidene chloride, or polymer containing a vinyl alcohol unit
    • Y10T428/1383—Vapor or gas barrier, polymer derived from vinyl chloride or vinylidene chloride, or polymer containing a vinyl alcohol unit is sandwiched between layers [continuous layer]
    • 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 with low permeation rate, with at least the following layer structure:
  • barrier layer in the form of a mono-film or multilayer film of a polymeric material
  • An inner layer made of a polymeric material having elastic properties and built up on the barrier layer
  • Refrigerant hoses are used for the transport of gaseous or liquid refrigerants, in particular of HFC refrigerants, in air conditioning systems, with particular reference being made in this regard to the following literature:
  • films made of a polymeric material are becoming increasingly important.
  • Mono-films for example of a polyamide (PA), and in particular multilayer films (film composite materials), for example of PA and a polymer based on ethylene vinyl alcohol (EVOH), are used.
  • PA polyamide
  • EVOH ethylene vinyl alcohol
  • the yarn-based reinforcement is applied in one layer during the braiding process.
  • the braiding machine is usually with 12 coils right or left.
  • a bobbin can hold up to eight threads so that up to 96 threads in one direction and as much in the other direction are applied to the tube.
  • the hose is 100% covered with yarn.
  • a liability between the individual layers of inner layer-yarn outer layer is generated by a
  • Adhesive which are in the polymer blends, or by additionally applied primer solutions.
  • the bursting pressure is three times as high as the standard demands.
  • the invention is based on the object to provide a generic hose, which is characterized by a particularly low permeation rate for HFC refrigerant, high flexibility, high vibration damping, good dynamic properties and high dynamic pressure resistance.
  • the reinforcing element is present in helical form, with the formation of at least two helical layers, the area between two helical layers being free from an intermediate layer made of a polymeric material
  • the reinforcement is in multiple coiled form, so that form at least two helical layers. In this way, a strength carrier Kontstuktion is produced with high thread density with the simultaneous presence of thread gaps.
  • the thread material for the reinforcement is made of a yarn, which is in particular made of a synthetic polymer. Of particular importance is because of its high strength a yarn of a polyester or a polyaramid. The following will now be closer to the barrier layer as well as the inner layer and
  • the barrier layer formed from a thermoplastic or a thermoplastic
  • Elastomer has a thickness of 0.05 to 0.6 mm, in particular from 0.3 to 0.4 mm.
  • barrier layer in the form of a mono-foil, in particular the following two variants are used:
  • the film consists of a polyamide (PA), in particular of PA6, in particular of a flexibilized PA6.
  • PA polyamide
  • the film is a thermoplastic alloy of PA6 and a polyolefin
  • polypropylene for example, polypropylene (PP).
  • PP polypropylene
  • This alloy is provided with additives, but preferably low in plasticizer, especially plasticizer-free.
  • all films may consist of thermoplastic materials or comprise a combination of a thermoplastic with a thermoplastic elastomer.
  • a thermoplastic film composite a first film of the above-mentioned PA6 and a second film of a polymer based on
  • Ethylene vinyl alcohol (EVOH).
  • the polymeric material of the inner layer and outer layer of the tube has elastic properties, in which respect the following two polymer variants in particular are used: Polymer variant A
  • the polymeric material is an elastomeric material based on a vulcanized rubber composition containing an unblended rubber component or a rubber component blend and conventional blend ingredients.
  • rubber components may be mentioned in particular:
  • EPM Ethylene-Propy-1-ene-Schpolymeri sat
  • EPDM Ethylene-propylene-diene copolymer
  • NBR Nitrile rubber
  • HNBR hydrogenated nitrile rubber
  • SBR Styrene butadiene rubber
  • CM Chlorinated polyethylene
  • CSM Chlorosulfonated polyethylene
  • EVA Ethylene-vinyl acetate rubber
  • ACM Acrylate rubber
  • Silicone rubber (MQ, VMQ, PVMQ, FVMQ, DE 10 2006 058 470 AI)
  • MFQ Fluorinated methyl silicone rubber
  • FFPM Perfluorinated propylene rubber
  • FFKM Perfluorocarbon rubber
  • the preferred rubber components for the inner layer are: EPDM, IIR, BIIR, CUR or BIMS or blends thereof or blends with others
  • Rubber types Of particular importance is uncut BFMS.
  • the preferred rubber components for the outer layer are: ACM, AEM, CM, ETER, EPDM, EPM, EVA, IIR, BIIR, CUR, BIMS, FKM or HNBR or
  • Blends thereof or blends with other types of rubber are blended with other types of rubber. Of particular importance is uncut EPDM or EPM.
  • the usual blend ingredients include at least one crosslinker or crosslinker system (crosslinker and accelerator). Further,
  • Mixture ingredients are usually still a filler and / or a
  • Anti-aging agents and / or an adhesion promoter and optionally further additives for example color pigments.
  • the polymeric material is a thermoplastic vulcanizate (thermoplastic elastomer, abbreviated TPE) containing at least one
  • Thermoplastic component at least one rubber component which is at least partially crosslinked, as well as conventional Mischingingredienzien.
  • thermoplastic components are: Polyolefin, in particular polyethylene (PE) or polypropylene (PP) polystyrene
  • PA Polyamide
  • Polyester for example PET, PEN or PBT
  • rubber components are in particular EPM, EPDM, SBR, CR, NR, NBR, FKM, ACM or AEM mentioned in particular with no further
  • Rubber component are blended.
  • Plasticizer known in the art or combinations thereof, in particular a paraffinic mineral oil plasticizer
  • TAC triallyl cyanurate
  • BAPFR brominated alkylphenol-formaldehyde resins
  • Crosslinking agent 0.3 to 8 n) h) ACM, AEM, CM, ETER, EPDM, EPM, EVA, IIR, BIIR, CIIR, BIMS, FKM or HNBR or blends thereof or blends with other types of rubber, in particular uncut EPDM or EPM
  • FEP FEP, GPF, HAF, SFR, MT carbon blacks, silicic acids, chalk, kaolin, aluminum silicates, calcium silicates, magnesium silicates and other fillers known to those skilled in the art or combinations thereof, in particular FEP, GPF and MT blacks or
  • allyl compounds known to the person skilled in the art, such as TAC, TAIC, TAP, TATM, DAPE, DATP, TAE, TC, ATC and others; Methacrylates such as BDMA, EDMA, TEDMA, TRFM and others; Zinc diacrylate; 1,2-Br; ⁇ , ⁇ '-m-phenylene dimaleimide, or combinations thereof, but in particular TAC
  • the hose according to the invention has its preferred application as
  • This new high-temperature refrigerant hose meets the requirements set out in the specifications of the automotive industry Refrigerant hoses are described, in their entirety.
  • the new hose can be universally used for the suction and discharge side of air conditioning systems.
  • molded hose pieces can also be produced, in particular, in turn, shaped refrigerant hoses.
  • a further object of the invention is to provide a method by means of which a hose can be produced which is characterized by a particularly low permeation rate for HFC refrigerants, a high flexibility, a high degree of flexibility
  • Vibration damping good dynamic properties and characterized by a high dynamic pressure capacity, in a simplified as well as
  • a polymeric material is a mono-foil or a
  • barrier layer On the barrier layer is an inner layer of a vulcanizable
  • the hose blank is vulcanized.
  • the thickness of the barrier layer the film materials, the
  • Reinforcing material as well as the vulcanizable polymer blends on elastomer or TPE basis for the inner layer and outer layer is referred to the already mentioned in detail.
  • the inventive method with integration of the new helical method without an extruded intermediate layer between two helical layers allows a continuous sequence of the above-mentioned method steps with high line speed.
  • the new helical driving comprises in the context of an embodiment the following points:
  • the formation of the reinforcing agent takes place in such a way that no adhesion promoter is used between two helical layers, for example by dipping, brushing or spraying a solution or an aqueous dispersion.
  • the monofilaments have one Optimized preparation, which supports the adhesion of the threads to each other and to the inner and outer layer.
  • the inner layer is also applied to the barrier layer without a bonding agent.
  • the vulcanization of the tube blank takes place under steam and / or pressure.
  • the tube 1 has the following layer structure:
  • a low permeation rate barrier layer 2 in the form of a mono-film of PA6 or multilayer film of a coextruded film composite of PA6 / EVOH;
  • Rubber compound based on uncut BIMS - A resting on the inner layer 3 multi-layer reinforcement 4 in

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schlauch (1) mit niedriger Permeationsrate, insbesondere einen Hochtemperaturkältemittelschlauch, mit wenigstens folgendem Schichtenaufbau: - einer Sperrschicht (2) in Form einer Mono-Folie oder Mehrschichten-Folie aus einem polymeren Werkstoff; - einer auf der Sperrschicht (2) aufgebauten Innenschicht (3) aus einem polymeren Werkstoff mit elastischen Eigenschaften; - einem auf der Innenschicht (3) aufliegenden Festigkeitsträger (4) aus einem fadenförmigen Material sowie - einer Außenschicht (5) aus einem polymeren Werkstoff mit elastischen Eigenschaften, die gegen äußere Einflüsse schützt. Der erfindungsgemäße Schlauch (1) zeichnet sich dadurch aus, dass der Festigkeitsträger (4) in gewendelter Form vorliegt, und zwar unter Ausbildung von wenigstens zwei Wendellagen, wobei der Bereich zwischen zwei Wendellagen frei von einer Zwischenschicht aus einem polymeren Werkstoff ist. Der Bereich zwischen zwei Wendellagen ist zudem insbesondere frei von einem Haftvermittler. Es wird ferner ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Schlauches (1) vorgestellt.

Description

Beschreibung
Schlauch mit niedriger Permeationsrate, insbesondere ein
Hochtemperaturkältemittelschlauch, und Verfahren zu dessen Herstellung
Die Erfindung betrifft einen Schlauch mit niedriger Permeationsrate, mit wenigstens folgendem Schichtenaufbau:
- einer Sperrschicht in Form einer Mono-Folie oder Mehrschichten-Folie aus einem polymeren Werkstoff; - einer auf der Sperrschicht aufgebauten Innenschicht aus einem polymeren Werkstoff mit elastischen Eigenschaften;
- einem auf der Innenschicht aufliegenden Festigkeitsträger aus einem fadenförmigen Material sowie
- einer Außenschicht aus einem polymeren Werkstoff mit elastischen Eigenschaften, die gegen äußere Einflüsse schützt, beispielsweise gegen Abrieb.
Ein bedeutender Vertreter eines Schlauches der oben genannten Art ist der
Kältemittel schlauch. Kältemittel Schläuche dienen dem Transport von gasförmigen oder flüssigen Kältemitteln, insbesondere von FKW-Kältemitteln, in Klimaanlagen, wobei diesbezüglich insbesondere auf folgende Literatur verwiesen wird:
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Neben Sperrschichten auf Harzbasis, beispielsweise aus Phenolharz, erlangen Folien aus einem polymeren Werkstoff eine zunehmende Bedeutung. Dabei kommen Mono-Folien, beispielsweise aus einem Polyamid (PA), sowie insbesondere Mehrschichten-Folien (Folienverbundwerkstoffe), beispielsweise aus PA und einem Polymer auf der Basis von Ethylenvinylalkohol (EVOH), zum Einsatz.
Was die Innenschicht betrifft, so werden zumeist Elastomere oder thermoplastische Elatomere verwendet. Auf die diesbezügliche Werkstofftechnologie wird an anderer Stelle noch näher eingegangen.
Bisher bekannte Ausführungen, die die neuesten Anforderungen in Bezug auf
Verträglichkeit gegen moderne Kältemaschinenöle, Flexibilität, Geräuschdämpfung, Gasdichtheit und dynamische Belastbarkeiterfüllen, sind mit einem Geflecht als
Festigkeitsträger versehen.
Der Festigkeitsträger auf der Basis eines Garns wird beim Flechtverfahren in einer Lage aufgebracht. Die Flechtmaschine ist zumeist mit je 12 Spulen rechts- bzw. linksdrehend. Eine Spule kann bis zu acht Fäden aufnehmen, so dass bis zu 96 Fäden in einer Richtung und genau so viel in die andere Richtung auf den Schlauch aufgebracht werden. Bei diesem Verfahren ist der Schlauch zu 100 % mit Garn bedeckt. Eine Haftung zwischen den einzelnen Lagen Innenschicht-Garn- Außenschicht wird dabei erzeugt durch einen
Haftvermittler, die sich in den Polymermischungen befinden, oder durch zusätzlich aufgetragene Haftvermittlerlösungen. Der Berstdruck ist dabei dreimal so hoch ausgelegt wie die Norm fordert.
Es gibt auch Kältemittel Schläuche mit einem Festigkeitsträger, der nicht durch Flechten aufgebracht wird. Diese zeigen aber verringerte Druckbelastbarkeit und sind üblicherweise mit einer Zwischenschicht aus einem polymeren Werkstoff zwischen den Lagen des Festigkeitsträgers versehen.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zu Grunde, einen gattungsgemäßen Schlauch bereit zu stellen, der sich durch eine besonders niedrige Permeationsrate für FKW-Kältemittel, eine hohe Flexibiltät, eine hohe Schwingungsdämpfung, gute dynamische Eigenschaften und durch eine hohe dynamische Druckbelastbarkeit auszeichnet.
Geöst wird diese Aufgabe dadurch, dass der Festigkeitsträger in gewendelter Form vorliegt, und zwar unter Ausbildung von wenigstens zwei Wendellagen, wobei der Bereich zwischen zwei Wendellagen frei von einer Zwischenschicht aus einem polymeren
Werkstoff ist.
Hinsichtlich des Festigkeitsträgers kommen insbesondere folgende
Gestaltungsmöglichkeiten zur Anwendung:
- Der Festigkeitsträger liegt in mehrfach gewendelter Form vor, so dass sich mindestens zwei Wendellagen bilden. Auf diese Weise wird eine Festigkeitsträgerkontstuktion mit hoher Fadendichte bei gleichzeitigem Vorhandensein von Fadenlücken erzeugt.
- Der Bereich zwischen zwei Wendellagen ist frei von einem Haftvermittler. - Das Fadenmaterial für den Festigkeitsträger besteht aus einem Garn, das insbesondere aus einem synthetischen Polymer gebildet ist. Von besonderer Bedeutung ist wegen seiner hohen Festigkeit ein Garn aus einem Polyester oder einem Polyaramid. Im Folgenden wird nun näher auf die Sperrschicht sowie die Innenschicht und
Außenschicht eingegangen.
Die Sperrschicht, gebildet aus einem Thermoplast oder einem thermoplastischen
Elastomer, besitzt eine Stärke von 0,05 bis 0,6 mm, insbesondere von 0,3 bis 0,4 mm.
In Verbindung mit einer Sperrschicht in Form einer Mono-Folie kommen insbesondere folgende beiden Varianten zur Anwendung:
- Die Folie besteht aus einem Polyamid (PA), insbesondere aus PA6, insbesondere wiederum aus einem flexibilisiertem PA6.
- Die Folie ist eine thermoplastische Legierung aus PA6 und einem Polyolefin,
beispielsweise Polypropylen (PP). Diese Legierung ist mit Additiven versehen, jedoch bevorzugt weichmacherarm, insbesondere weichmacherfrei.
In Verbindung mit einer Sperrschicht in Form einer Mehrschichten-Folie, insbesondere einer Zweischichten-Folie, kommen unterschiedliche Folienwerkstoffe zum Einsatz. So können sämtliche Folien aus thermoplastischen Werkstoffen bestehen oder auch eine Kombination von einem Thermoplast mit einem thermoplastischen Elastomer umfassen. Beispielsweise besteht in einem thermoplastischen Folienverbund eine erste Folie aus dem oben genannten PA6 und eine zweite Folie aus einem Polymer auf der Basis von
Ethylenvinylalkohol (EVOH).
Der polymere Werkstoff der Innenschicht und Außenschicht des Schlauches besitzt elastische Eigenschaften, wobei diesbezüglich insbesondere die folgenden beiden Polymervarianten zum Einsatz gelangen: Polymervariante A
Der polymere Werkstoff ist ein elastomerer Werkstoff auf der Basis einer vulkanisierten Kautschukmischung, die eine unverschnittene Kautschukkomponente oder einen Kautschukkomponentenverschnitt und übliche Mischungsingredienzien enthält. Als Kautschukkomponenten sind insbesondere zu nennen:
Ethylen-Propy 1 en-Mi schpolymeri sat (EPM)
Ethylen-Propylen-Dien-Mischpolymerisat (EPDM)
Nitrilkautschuk (NBR)
(teil)hydrierter Nitrilkautschuk (HNBR)
Fluor-Kautschuk (FKM)
Chloropren-Kautschuk (CR)
Naturkautschuk (NR)
Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR)
Isopren-Kautschuk (IR)
Butylkautschuk (HR)
Brombutylkautschuk (BIIR)
Chlorbutylkautschuk (CUR)
Bromiertes Copolymer aus Isobutylen und Paramethylstyrol (BIMS)
Butadien-Kautschuk (BR)
Chloriertes Polyethylen (CM)
Chlorsulfoniertes Polyethylen (CSM)
Polyepichlorhydrin (ECO)
Terpolymere des ECO mit Ethylenoxid und ungesättigten Monomeren (ETER)
Ethylen-Vinylacetat-Kautschuk (EVA)
Acrylat-Kautschuk (ACM)
Ethylen-Acrylat-Kautschuk (AEM)
Silikonkautschuk (MQ, VMQ, PVMQ, FVMQ; DE 10 2006 058 470 AI)
Fluorierter Methyl Silikonkautschuk (MFQ) Perfluorinierter Propylen-Kautschuk (FFPM)
Perfluorcarbon-Kautschuk (FFKM)
Auch der Einsatz eines Verschnittes, insbesondere in Verbindung mit einem der vorgenannten Kautschuktypen, beispielsweise ein R/BR- Verschnitt, ist möglich.
Die bevorzugten Kautschukkomponenten für die Innenschicht sind: EPDM, IIR, BIIR, CUR oder BIMS oder Verschnitte daraus oder Verschnitte mit anderen
Kautschuktypen. Von besonderer Bedeutung ist dabei unverschnittenes BFMS.
Die bevorzugten Kautschukkomponenten für die Außenschicht sind: ACM, AEM, CM, ETER, EPDM, EPM, EVA, IIR, BIIR, CUR, BIMS, FKM oder HNBR oder
Verschnitte daraus oder Verschnitte mit anderen Kautschuktypen. Von besonderer Bedeutung ist dabei unverschnittenes EPDM oder EPM.
Die üblichen Mischungsingredienzien umfassen wenigstens einen Vernetzer oder ein Vernetzer System (Vernetzungsmittel und Beschleuniger). Weitere
Mischungsingredienzien sind zumeist noch ein Füllstoff und/oder ein
Verarbeitungshilfsmittel und/oder ein Weichmacher und/oder ein
Alterungsschutzmittel und/oder ein Haftvermittler sowie gegebenenfalls weitere Zusatzstoffe (z.B. Farbpigmente). Diesbezüglich wird auf den allgemeinen Stand der Kautschukmischungstechnologie verwiesen.
Polymervariante B
Der polymere Werkstoff ist ein thermoplastisches Vulkanisat (thermoplastisches Elastomer, Kurzbezeichnung TPE), enthaltend wenigstens eine
Thermoplastkomponente, wenigstens eine Kautschukkomponente, die zumindest teilvernetzt ist, sowie übliche Mischungsingredienzien.
Die bevorzugten Thermoplastkomponenten sind: Polyolefin, insbesondere Polyethylen (PE) oder Polypropylen (PP) Polystyrol
Polyamid (PA), beispielsweise PA6 oder PA6.6
Polyester, beispielsweise PET, PEN oder PBT
Als Kautschukkomponenten sind insbesondere EPM, EPDM, SBR, CR, NR, NBR, FKM, ACM oder AEM zu nennen, die insbesondere mit keiner weiteren
Kautschukkomponente verschnitten sind.
Hinsichtlich der üblichen Mischungsingredienzien wird auf die Mischungstechnologie zu der Polymervariante A, insbesondere auf die Lehre gemäß der Offenlegungsschrift DE 100 04 632 AI verwiesen. Die Polymervariante B findet insbesondere bei der Innenschicht ihre Anwendung.
Im Folgenden werden Mischungsbeispiele für die Innenschicht (Tabelle 1) und die Außenschicht (Tabelle 2) angegeben. Tabelle 1
Mischungsbestandteil Mengenbereich [Gew.-%] Hinweis
Kautschukkomponente 30 bis 60 a)
Füllstoff 10 bis 35 b)
Fettsäure 0 bis 2
Metalloxid 0 bis 20 c)
Weichmacher O bis 15 d)
Verarbeitungshilfsmittel 0 bis 3
Alterungsschutzmittel O bis 5 e)
Coagenz 0,1 bis 5 f)
Vernetzungsmittel 0,8 bis 8 g) a) EPDM, HR, BIIR, CIIR oder BIMS oder Verschnitte daraus oder Verschnitte mit anderen Kautschuktypen, insbesondere unverschnittenes BIMS
b) FEP-, GPF-, HAF-, SRF-, MT-Ruße, Kieselsäuren, Kreide, Kaolin, Aluminiumsilikate, Calciumsilikate, Magnesiumsilikate und andere dem Fachmann bekannte Füllstoffe oder Kombinationen daraus, insbesondere eine Kombination aus FEF-Ruß und plättchenförmigem Magnesiumsilikat
c) CaO, MgO, ZnO und andere dem Fachmann bekannte Metalloxide und Kombinationen daraus, insbesondere ZnO
d) Mineralölweichmacher, Polymerweichmacher, Esterweichmacher und andere dem
Fachmann bekannte Weichmacher oder Kombinationen daraus, insbesondere ein paraffinischer Mineralölweichmacher
e) alle dem Fachmann bekannten Alterungsschutzmittel oder Kombinationen daraus f) dem Fachmann bekannte Acrylate, Cyanurate oder Kombinationen daraus,
insbesondere Triallylcyanurat (TAC)
g) dem Fachmann bekannte Peroxide, Alkylphenol-Formaldehyd-Harze (APFR),
bromierte Alkylphenol-Formaldehyd-Harze (BAPFR) oder andere dem Fachmann bekannte Vernetzungssysteme für HR oder Kombinationen daraus, insbesondere APFR Tabelle 2
Mischungsbestandteil Mengenbereich [Gew.-%] Hinweis
Kautschukkomponente 20 bis 65 h)
Füllstoff 15 bis 50 i)
Fettsäure 0 bis 2
Metalloxid 0 bis 20 j)
Weichmacher 0 bis 25 k)
Verarbeitungshilfsmittel 0 bis 3
Alterungsschutzmittel 0 bis 5 1)
Coagenz 0,1 bis 5 m)
Vernetzungsmittel 0,3 bis8 n) h) ACM, AEM, CM, ETER, EPDM, EPM, EVA, IIR, BIIR, CIIR, BIMS, FKM oder HNBR oder Verschnitte daraus oder Verschnitte mit anderen Kautschuktypen, insbesondere unverschnittenes EPDM oder EPM
i) FEP-, GPF-, HAF-, SFR-, MT-Ruße, Kieselsäuren, Kreide, Kaolin, Aluminiumsilikate, Calciumsilikate, Magnesiumsilikate und andere dem Fachmann bekannte Füllstoffe oder Kombinationen daraus, insbesondere FEP-, GPF-, und MT-Ruße oder
Kombinationen daraus
j) CaO, MgO, ZnO und andere dem Fachmann bekannte Metalloxide und Kombinationen daraus; für EPM insbesondere ZnO und MgO; für ACM und AEM insbesondere keine Metalloxide
k) Mineralölweichmacher, Polymerweichmacher, Esterweichmacher und andere dem
Fachmann bekannte Weichmacher oder Kombinationen daraus; für EPM insbesondere ein paraffinischer Mineralölweichmacher; für ACM und AEM insbesondere kein Weichmacher
1) alle dem Fachmann bekannten Alterungsschutzmittel oder Kombinationen daraus m) dem Fachmann bekannte Allylverbindungen wie TAC, TAIC, TAP, TATM, DAPE, DATP, TAE, TC, ATC und andere; Methacrylate wie BDMA, EDMA, TEDMA, TRFM und andere; Zink-diacrylate; 1,2-BR; Ν,Ν' -m-phenylen-dimaleimid oder Kombinationen daraus, insbesondere aber TAC
n) APFR, BAPFR oder andere dem Fachmann bekannte Vernetzungssysteme für
Butylkautschuke oder Kombinationen daraus; dem Fachmann bekannte Peroxide aus den Klassen: Alkyl-Aralkyl-Peroxide, Diaralkyl-Peroxide, Peroxyketale, Peroxyester und andere sowie Kombinationen daraus, insbesondere Dicumylperoxid, Bis(tert-butyl- peroxyisopropyl)benzol und 2,5-Bis(tert-butylperoxy)-2,5-dimethylhexan.
Innerhalb der in den Tabellen 1 und 2 angegebenen Mengenbereichen beträgt die Summe aller eingesetzten Mischungsbestandteile jeweils 100 Gew.-%.
Der erfindungsgemäße Schlauch hat seine bevorzugte Anwendung als
Hochtemperaturkältemittelschlauch. Dieser neue Hochtemperaturkältemittelschlauch deckt die Anforderungen, die in den Lastenheften der Automobil-Industrie für Kältemittel Schläuche beschrieben werden, in der Gesamtheit ab. Der neue Schlauch ist für die Saug- und Druckseite von Klimaanlagen universell einsetzbar.
Mit dem neuen Schlauchkonzept können ferner geformte Schlauchstücke hergestellt werden, insbesondere wiederum Kältemittelformschläuche.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren bereit zu stellen, mit dessen Hilfe ein Schlauch hergestellt werden kann, der sich durch eine besonders niedrige Permeationsrate für FKW-Kältemittel, eine hohe Flexibilität, eine hohe
Schwingungsdämpfung, gute dynamische Eigenschaften und durch eine hohe dynamische Druckbelastbarkeit auszeichnet, und zwar bei einem vereinfachten wie auch
wirtschaftlichen Verfahrensablauf.
Gelöst wird diese Aufgabe durch wenigstens folgende Verfahrensschritte:
- durch Extrusion eines polymeren Werkstoffes wird eine Mono-Folie oder eine
Mehrschichten-Folie als Sperrschicht mit niedriger Permeationsrate gebildet;
- auf die Sperrschicht wird eine Innenschicht aus einer vulkanisierbaren
Polymermischung aufextrudiert;
- auf die Innenschicht wird durch Wendeln eines fadenförmigen Materials ein
Festigkeitsträger aufgebracht, und zwar unter Ausbildung von wenigstens zwei Wendellagen;
- auf den Festigkeitsträger wird eine Außenschicht aus einer vulkanisierbaren
Polymermischung aufextrudiert;
- schließlich wird der Schlauchrohling vulkanisiert. Hinsichtlich der Stärke der Sperrschicht, der Folienwerkstoffe, des
Festigkeitsträgerwerkstoffes wie auch der vulkanisierbaren Polymermischungen auf Elastomer- oder TPE -Basis für die Innenschicht und Außenschicht wird auf das bereits ausführlich Erwähnte verwiesen.
Das erfindungsgemäße Verfahren unter Integration des neuen Wendelverfahrens ohne eine extrudierte Zwischenschicht zwischen zwei Wendellagen ermöglicht eine kontinuierliche Abfolge der oben genannten Verfahrensschritte mit hoher Liniengeschwindigkeit. Das neue Wendelfahren umfasst im Rahmen eines Ausführungsbeispiels die folgenden Punkte:
- Es werden nacheinander zwei Lagen Garn aufgebracht. - Durch spezielle Garnfournisseure (2x24) werden Fadenspannungen von 0 bis 100 %, und zwar stufenlos regelbar, eingehalten.
Hiermit sind wiederum folgende Vorteile verbunden: - Die gleichmäßige Garnzuführung über die Garnfournisseure erzeugt ein sauberes
Lagebild auf dem Schlauch.
- Die stufenlos regelbare Fadenspannung beider Decks unabhängig voneinander macht es möglich, die Fäden der ersten Lage teilweise in die Innenschicht einzubetten, so dass die Lücken von Faden zu Faden genutzt werden, um zur Außenschicht Haftung zu erhalten. Dadurch ist die Extrusion einer Zwischenschicht nicht erforderlich. Die Wandstärke der Innenschicht wird dabei entsprechend angepasst.
Ferner erfolgt die Bildung des Festigkeitsträgers derart, dass zwischen zwei Wendellagen kein Haftvermittler eingesetzt wird, beispielsweise durch Tauchen, Streichen oder Sprühen einer Lösung oder einer wässrigen Dispersion. Gegebenenfalls weisen die Einzelfäden eine optimierte Präparation auf, die die Haftung der Fäden aufeinander und zur Innen- und Außenschicht unterstützt.
Auch die Innenschicht wird ohne einen Haftvermittler auf die Sperrschicht aufgebracht.
Die Vulkanisation des Schlauchrohlings erfolgt unter Dampf und/oder Druck.
Zusammenfassend sind in Verbindung mit dem neuen Wendelverfahren folgende Vorteile verbunden:
- Reduzierung des Garneinsatzes um 50 %;
- Reduzierung des Gesamt -Materialeinsatzes um 18 %; - kein Einsatz von extern aufgebrachten Haftvermittlern notwendig;
- keine extrudierte Zwischenschicht zwischen den Wendellagen erforderlich.
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf schematische Zeichnungen erläutert.
Der Schlauch 1 weist folgenden Schichtenaufbau auf:
- eine Sperrschicht 2 mit niedriger Permeationsrate in Form einer Mono-Folie aus PA6 oder Mehrschichten-Folie aus einem coextrudierten Folienverbund aus PA6/EVOH;
- eine auf der Sperrschicht 2 aufgebaute Innenschicht 3 aus einer vulkanisierten
Kautschukmischung auf der Basis von unverschnittenem BIMS; - einen auf der Innenschicht 3 aufliegenden mehrlagigen Festigkeitsträger 4 in
gewendelter Form unter Einsatz eines Garns aus einem Polyaramid und unter Verzicht auf eine Zwischenschicht aus einem polymeren Werkstoff sowie eine auf den Festigkeitsträger 4 aufgebaute Außenschicht 5 aus einer vulkanisierten Kautschukmischung auf der Basis von unverschnittenem EPDM, wobei die Außenschicht 5 ohne Zwischenschicht direkt auf dem Festigkeitsträger aufliegt.
Bezugszeichenliste
(Teil der Beschreibung)
1 Schlauch
2 Sperrschicht
3 Innenschicht
4 Festigkeitsträger
5 Außenschicht

Claims

Patentansprüche
1. Schlauch (1) mit niedriger Permeationsrate mit wenigstens folgendem
Schichtenaufbau:
- einer Sperrschicht (2) in Form einer Mono-Folie oder Mehrschichten-Folie aus einem polymeren Werkstoff;
- einer auf der Sperrschicht (2) aufgebauten Innenschicht (3) aus einem polymeren Werkstoff mit elastischen Eigenschaften;
- einem auf der Innenschicht (3) aufliegenden Festigkeitsträger (4) aus einem
fadenförmigen Material sowie
- einer Außenschicht (5) aus einem polymeren Werkstoff mit elastischen
Eigenschaften, die gegen äußere Einflüsse schützt; dadurch gekennzeichnet, dass der Festigkeitsträger (4) in gewendelter Form vorliegt, und zwar unter Ausbildung von wenigstens zwei Wendellagen, wobei der Bereich zwischen zwei Wendellagen frei von einer Zwischenschicht aus einem polymeren Werkstoff ist.
2. Schlauch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich zwischen zwei Wendellagen frei von einem Haftvermittler ist.
3. Schlauch nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fadenmaterial für den Festigkeitsträger (4) aus einem Garn besteht.
4. Schlauch nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Garn aus einem
synthetischen Polymer besteht. Schlauch nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Garn aus einem Polyester oder einem Polyaramid besteht.
Schlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die
Außenschicht (5) ohne eine Zwischenschicht direkt auf dem Festigkeitsträger (4) aufliegt.
Schlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass dieser ein Hochtemperaturkältemittel schlauch i st.
Verfahren zur Herstellung eines Schlauches (1) mit niedriger Permeationsrate, gekennzeichnet durch wenigstens folgende Verfahrensschritte:
- durch Extrusion eines polymeren Werkstoffes wird eine Mono-Folie oder eine Mehrschichten-Folie als Sperrschicht (2) gebildet;
- auf die Sperrschicht (2) wird eine Innenschicht (3) aus einer vulkanisierbaren Polymermischung aufextrudiert;
- auf die Innenschicht (3) wird durch Wendeln eines fadenförmigen Materials ein Festigkeitsträger (4) aufgebracht, und zwar unter Ausbildung von wenigstens zwei Wendellagen, wobei keine extrudierte Zwischenschicht aus einem polymeren Werkstoff eingebracht wird;
- auf den Festigkeitsträger (4) wird eine Außenschicht (5) aus einer vulkanisierbaren Polymermischung aufextrudiert;
- schließlich wird der Schlauchrohling vulkanisiert.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass durch Coextrusion eine Mehrschichten-Folie als Sperrschicht (2) gebildet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Innen- schicht (3) ohne einen Haftvermittler auf die Sperrschicht (2) aufgebracht wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildung des Festigkeitsträgers (4) derart erfolgt, dass zwischen zwei Wendellagen kein Haftvermittler eingesetzt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass als
Fadenmaterial für den Festigkeitsträger (4) ein Garn eingesetzt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Garn aus einem synthetischen Polymer eingesetzt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Garn aus einem Polyester oder einem Polyaramid eingesetzt wird. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Vulkanisation des Schlauchrohlings unter Dampf und/oder Druck durchgeführt wird.
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