JP2014005936A - 加熱可能な管を製造するための方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電極と導電性のポリマ母材との間に少ない接触抵抗で良好な常時の結合が付与されている導管を提供すると共に、電極に所望の箇所で接続部材を介して接触接続することができると共に通電することができるように、電極の位置を容易に突き止めることができる導管を提供する。
【解決手段】加熱可能な導管を製造するための方法が、電気的に絶縁性の内側層１と第１の導電性の層２とを備えた二層の管を押出し成形するステップａ）と、第１の導電性の層２の周りに螺旋状に少なくとも２つの導電体５，６を巻き付けるステップｂ）と、導電性の成形コンパウンドから成る第２の層３を、該第２の層３の厚さが０．１〜１．５ｍｍとなるように押出し成形によって被着するステップｄ）と、電気的に絶縁性のプラスチック材料から成る外側の被覆層４を被着するステップｅ）とを有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、加熱可能な導管を製造するための方法に関する。

本発明の対象は、導電性の成形コンパウンドから成る層内に電極として少なくとも２つの導電体が埋め込まれている、加熱すべき液状のまたはガス状の媒体を貯蔵するかまたは搬送するための加熱可能な管を製造するための方法である。

管による液状のまたはガス状の媒体の搬送時には、しばしば、媒体の温度を規定の最低温度を上回る温度に保つ必要がある。このような管は、通常、プラスチック材料から形成されている。このような管は、媒体に対しても管材料に対しても適合された形式で加熱することができなければならない。これに対する例は、冬期の温度でのパラフィン成分の凝集が阻止されなければならないディーゼル燃料に対する管路、燃料電池システムに用いられる管路ならびにＳＣＲ管路である。

ディーゼル車両は触媒を有している。この触媒は、窒素酸化物エミッションを低減するために、尿素水溶液を用いて選択的触媒還元（「ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ」；ＳＣＲ）によって排ガスの脱窒を行う。しかし、産業的に一貫してＡｄＢｌｕｅ（登録商標）と呼ばれる使用される尿素水溶液は、−１１℃以下の温度で凍結してしまう。したがって、この温度では、蓄え容器から触媒への尿素溶液の搬送がもはや保証されていない。これによって、排ガスの脱窒ももはや不可能となる。低い温度でもＡｄＢｌｕｅ（登録商標）の凍結を阻止するためには、管路が加熱可能でなければならず、約１０分の期間内でＡｄＢｌｕｅ（登録商標）の融解を確保しなければならない。

このような管路を加熱するためには、種々異なる可能性が存在している。現在では、しばしば、通常の抵抗加熱部材が流体管の周りに巻き付けられる（国際公開第２００９／０５２８４９号参照）。しかしながら、この流体管は故障しやすい。さらに、線材巻線の抵抗が、管路長さおよび組付け・周辺条件に適合されなければならない。

このような管路を加熱するための洗練された可能性が、国際公開第２００６／０９７７６５号、国際公開第２００６／０９０１８２号、ドイツ連邦共和国特許第３９００８２１号明細書ならびに欧州特許出願公開第０３０６６３８号明細書に記載されている。これらの先行技術文献に開示されている管は、それぞれ多層管である。この多層管内には、２つの導体が存在している。両導体は管に沿って延びていて、互いに１８０°だけずらされて伝導性のポリマ層内に埋め込まれている。一方の導体から他方の導体への通電に基づき、伝導性の層における加熱が行われる。このアッセンブリは、単純な抵抗加熱に比べて著しく技術的で経済的な利点を有している。しかし、プラスチック材料内への導体の直接的な埋込みひいては母材と導体との間の電気的な接触が必要となる。また、この層内への素線または線材の正確な挿入は極めて困難であり、より小さな直径では一層問題となってしまう。さらに、このような管路は、悪化させられた可撓性を有している。さらに、熱成形時、撓み半径が狭い場合の、たとえば車両内への管路の敷設時（撓み負荷）、複数回の凍結および再融解時（低温変形）およびより長期の使用時には、導体に対する伝導性の成形コンパウンドの接触が変化してしまう危険がある。これによって、線材または素線から伝導性の成形コンパウンドへの電子移動が変化してしまう。このことは、当然ながら、管路の昇温能にマイナスの影響を与えることになる。

管路のより良好な可撓性は、電極の螺旋状の巻付け時に得られる。欧州特許出願公開第０３１２２０４号明細書には、加熱可能な管路が開示されている。この加熱可能な管路では、２つの電極が管の周りに螺旋状に巻き付けられていて、１つの導電性の層内に埋め込まれている。この埋込みは、まず、電極が伝導性の成形コンパウンドでコーティングされ、次いで、内側管の周りに巻き付けられ、その後、クロスヘッドを介して伝導性の成形コンパウンドで被覆されることによって行われる。こうして、電極と伝導性の層との間の接触抵抗が最小限に抑えられる。しかしながら、埋込みのプロセスには手間がかかってしまう。電極をコーティングするためには、易流動性の伝導性の成形コンパウンドが必要となるのに対して、被覆層に用いられる成形コンパウンドは比較的厚膜の層として被着されなければならない。欧州特許出願公開第０３１２２０４号明細書は、伝導性の被覆層の表面が平滑な円筒形状を有していることを提案している。また、同明細書の図面にも、外向きへの導体線材の圧痕が残されていないことが示されている。

国際公開第２００９／０５２８４９号 国際公開第２００６／０９７７６５号 国際公開第２００６／０９０１８２号 ドイツ連邦共和国特許第３９００８２１号明細書 欧州特許出願公開第０３０６６３８号明細書 欧州特許出願公開第０３１２２０４号明細書 ドイツ連邦共和国特許出願公開第３００６９６１号明細書 欧州特許出願公開第０４３４２４４号明細書 欧州特許出願公開第０２９６８５２号明細書 ドイツ連邦共和国特許出願第１０２０１００４３４７０．１号明細書

したがって、本発明の課題は、公知先行技術の欠点を回避し、特に電極と導電性のポリマ母材との間に少ない接触抵抗で良好な常時の結合が付与されている導管を提供すると共に、電極に所望の箇所で接続部材を介して接触接続することができると共に通電することができるように、電極の位置を容易に突き止めることができる導管を提供することである。

この課題を解決するために本発明に係る方法によれば、該方法が、電気的に絶縁性の内側層と第１の導電性の層とを備えた二層の管を押出し成形するステップａ）と、第１の導電性の層の周りに螺旋状に少なくとも２つの導電体を巻き付けるステップｂ）と、導電性の成形コンパウンドから成る第２の層を、該第２の層の厚さが０．１〜１．５ｍｍとなるように押出し成形によって被着するステップｄ）と、電気的に絶縁性のプラスチック材料から成る外側の被覆層を被着するステップｅ）とを有している。

本発明に係る方法の有利な態様によれば、ステップｂ）とステップｄ）との間に、巻成された導電体を備えた第１の導電性の層を加熱し、これによって、該第１の導電性の層を表面において軟化させ、導電体を押し込んで、第１の導電性の層内に結合するステップｃ）を実施する。

本発明に係る方法の有利な態様によれば、電気的に絶縁性の内側層が、単層であるかまたは複数の副層を有している。

本発明に係る方法の有利な態様によれば、導電体が、線材、素線または帯材である。

本発明に係る方法の有利な態様によれば、導電体が、０．１〜２ｍｍの範囲内の太さもしくは厚さを有している。

本発明に係る方法の有利な態様によれば、ステップｄ）の実施後、導電体が、管表面において波の山によって浮き出ている。

本発明に係る方法の有利な態様によれば、波の山が、０．１〜１．２ｍｍの高さを有している。

本発明に係る方法の有利な態様によれば、第１・第２の導電性の層の成形コンパウンドが、伝導性煤、黒鉛粉末および／または黒鉛フィブリルを含有している。

本発明に係る方法の有利な態様によれば、第１・第２の導電性の層の成形コンパウンドが、１０^−３〜１０^１０Ωｍの範囲内の比体積抵抗を有しており、該比体積抵抗が、１０^４Ωｍ以上の範囲ではＤＩＮ ＩＥＣ ６００９３に従って測定され、１０^４Ωｍを下回る範囲ではＥＮ ＩＳＯ ３９１５に従って測定される。

前述した課題は、電気的に絶縁性の内側層と第１の導電性の層とを備えた二層の管を押出し成形するステップａ）と、第１の導電性の層の周りに螺旋状に導体として少なくとも２つの導電体を巻き付けるステップｂ）と、巻成された導電体を備えた第１の導電性の層を選択的に加熱し、これによって、この第１の導電性の層を表面において軟化させ、導電体を押し込んで、第１の導電性の層内に結合するステップｃ）と、導電性の成形コンパウンドから成る第２の層を、この第２の層の厚さが０．１〜１．５ｍｍ、有利には０．２〜１ｍｍ、特に有利には０．２〜０．８ｍｍとなるように押出し成形によって被着するステップｄ）と、電気的に絶縁性のプラスチック材料から成る外側の被覆層を被着するステップｅ）とを有する、加熱可能な導管を製造するための方法によって解決されている。

両方の導電性の層の間への導電体の埋込みによって、電気的な接触抵抗が減少させられる。

外径ならびに肉厚は基本的に制約を受けない。つまり、これらは、単に使用目的に左右されるに過ぎない。しかし、一般的には、２．５〜５０ｍｍ、有利には３〜３０ｍｍ、特に有利には４〜２５ｍｍの範囲内の外径が有利であり、一方、肉厚は、０．８〜４ｍｍ、有利には１〜３ｍｍ、特に有利には１〜２．５ｍｍの範囲内にあることが有利である。なお、外向きへの導電体の圧痕より形成される波の山は考慮されない。例示的な態様は、それぞれ外径×肉厚で表現すると、
・ＳＣＲ管路に対して：３ｍｍ×１ｍｍ、４ｍｍ×１ｍｍ、５ｍｍ×１ｍｍ、８ｍｍ×１ｍｍまたは１２ｍｍ×１．５ｍｍ；
・ディーゼル管路に対して：６ｍｍ×１ｍｍ、８ｍｍ×１ｍｍ、１０ｍｍ×１．５ｍｍまたは２５ｍｍ×２．５ｍｍ；
・車両に設けられた燃料電池へのガス供給のための管路：４ｍｍ×１ｍｍ、５ｍｍ×１ｍｍ、８ｍｍ×１ｍｍ、１０ｍｍ×１ｍｍまたは１２ｍｍ×１．５ｍｍ：
である。

しかし、これらの例示的な態様では、あらゆる中間範囲も全く可能である。つまり、これをもって、全範囲を開示したものとする。

外側の被覆層が断熱のために発泡成形されている態様では、個々の態様において、肉厚と直径とがより大きく設定されていてもよい。このような態様では、肉厚を最大約１５ｍｍに設定することができる。

電気的に絶縁性の内側層は、最も簡単な態様では単層である。しかし、内側層は多層であってもよく、この場合、複数の副層、たとえば最も内側の副層と、定着剤副層とから成っていてよい。しかし、さらに多くの副層、たとえば一番内側の副層と、定着剤副層と、搬送すべき媒体またはこの媒体の成分に対する遮断層として機能する副層と、第１の導電性の層に結合するための定着剤層とを備えた態様も可能である。

絶縁性の内側層は、０．１〜１．５ｍｍ、有利には０．１〜１ｍｍ、特に有利には０．１５〜０．５ｍｍの厚さを有している。これには、絶縁性の内側層が複数の副層から成っている態様も含まれている。

電気的に絶縁性の内側層と第１の導電性の層とを備えた、ステップａ）において押出し成形された二層の管は、有利にはただ１回の方法ステップで共押出しによって製造される。しかし、まず、電気的に絶縁性の内側層だけから成る管を押出し成形し、その後、この管に導電性の層を、たとえばクロスヘッドによって被着することも可能である。

電極として使用される導電体は、たとえば線材、素線または帯材である。導電体は、十分に伝導性で十分に安定したあらゆる金属、たとえば銅、銀またはアルミニウムから成っていてよい。導電体は、耐媒体性を伴って、有利にはスズまたはニッケルでコーティングされていてよい。運転中には、両電極が互いに異なる極性を帯びる。つまり、両電極の間の電位差によって、両方の導電性の層に電流が流れる。この場合、熱が発生する。

導電体は、０．１〜２ｍｍ、有利には０．２〜１ｍｍ、特に有利には０．３〜０．８ｍｍの範囲内の太さを有している。これは、円形の横断面を有していない導電体、たとえば扁平な素線または帯材の場合には、最小の厚さを意味している。

導電体は、予荷重が加えられた状態で巻成されている。この予荷重は、少なくとも５Ｎ、有利には少なくとも１０Ｎ、特に有利には少なくとも１５Ｎに設定されている。予荷重によって、導電体が不動に装着されるだけでなく、選択的な次ぎのステップにおいて、導電体が第１の導電性の層の加熱時にこの層内に押し込まれる。

導電体は、互いに異なる極性を帯びる両導体が、互いに、有利には２〜２０ｍｍ、特に有利には６〜１６ｍｍの範囲内の間隔を有しているように巻成される。この場合、導電性の層の周長さの半分よりも短い鉛直な導体間隔の場合の導電性の層の内部の電流経路は、両導電体の間の鉛直な方向において軸方向のかつ半径方向の成分を備えて直接的な経路で延びている。

導電体を管に位置固定するためには、相応に適切な定着剤または接着剤が使用されてよい。また、糸または帯材による機械的な位置固定も可能である。

選択的なステップｃ）での加熱は、あらゆる適切な方法により実施することができる。つまり、加熱は、たとえばＩＲ放射、高周波加熱もしくはマイクロ波加熱によって行われてもよいし、誘導的に行われてもよいし、高温ガスによって行われてもよい。有利な態様では、加熱が火炎処理によって行われる。これによって、さらに、第１の導電性の層と第２の導電性の層との間の付着が改善される。熱は、第２の導電性の層の押出し被着時に溶融物のエンタルピの形で供給されてもよい。しかし、これに対する前提条件は、被着される溶融物が、第１の導電性の層の表面を軟化させるために、十分に高い温度にあるということである。この態様では、両方法ステップｃ），ｄ）が同時に行われる。

導電体の押込みおよび内部での結合の際には、線材または素線の金属が溶融物によって取り囲まれ、濡らされる。凝固後、成形コンパウンドの母材が金属に付着する。これによって、電気的な接触抵抗がさらに一層最小限に抑えられる。

第２の導電性の層の被着時には、溶融物が、有利にはクロスヘッドを介して押し出されるかまたはラッピング（巻包み）押出しによって押し出される。

方法ステップｅ）では、電気的に絶縁性のプラスチック材料から成る外側の被覆層が同じく、たとえばクロスヘッドを介して押出し被着されてもよいし、多層押出し法で押出し被着されてもよい。本発明に係る方法の簡略化は、導電性の成形コンパウンドから成る第２の層と、外側の被覆層とが、二層複合体として一緒に押出し被着されることによって行うことができる。この態様では、両方法ステップｄ），ｅ）が同時に行われる。しかし、第２の導電性の層と外側の被覆層との間の形状接続的なもしくは材料接続的な付着はしばしば不要であるので、択一的には、管に外側の被覆部材として平滑な管または波形管が被せられてもよい。

内側層の材料と両方の導電性の層の材料とは、熱可塑性の成形コンパウンドである。この成形コンパウンドは、たとえばポリアミド、ポリオレフィン、フルオロポリマまたはポリウレタンをベースとして形成されていてよい。なお、「〜をベースとして」という概念は、ここでも、別の箇所でも、成形コンパウンドが、少なくとも４０質量％、有利には少なくとも５０質量％、特に有利には少なくとも６０質量％、前述したポリマから成っていることを表している。

ポリアミドは、ジアミンとジカルボン酸との組合せ、ω−アミノカルボン酸または相応のラクタムから製造可能である。基本的には、あらゆるポリアミド、たとえばＰＡ６またはＰＡ６６が使用されてよい。有利な態様では、ポリアミドのモノマ単位が平均して少なくとも８個、少なくとも９個もしくは少なくとも１０個のＣ原子を有している。ここで、ラクタムの混合物から由来するポリアミドの場合には、算術平均が考えられる。ジアミンとジカルボン酸との組合せでは、この有利な態様において、ジアミンのＣ原子とジカルボン酸のＣ原子との算術平均が、少なくとも８、少なくとも９もしくは少なくとも１０でなければならない。適切なポリアミドは、たとえばＰＡ６１０（ヘキサメチレンジアミン［６個のＣ原子］とセバシン酸［１０個のＣ原子］とから製造可能であり、したがって、ここでは、モノマ単位におけるＣ原子の平均が８である）、ＰＡ８８（オクタメチレンジアミンと１．８−オクタン二酸とから製造可能である）、ＰＡ８（カプリロラクタムから製造可能である）、ＰＡ６１２、ＰＡ８１０、ＰＡ１０８、ＰＡ９、ＰＡ６１３、ＰＡ６１４、ＰＡ８１２、ＰＡ１２８、ＰＡ１０１０、ＰＡ１０、ＰＡ８１４、ＰＡ１４８、ＰＡ１０１２、ＰＡ１１、ＰＡ１０１４、ＰＡ１２１２およびＰＡ１２である。ポリアミドの製造は公知先行技術である。当然ながら、これらをベースとしたコポリアミドが使用されてもよい。その際には、場合により、モノマ、たとえばカプロラクタムが一緒に使用されてもよい。

ポリアミドとして、有利には、部分芳香族ポリアミドが使用されてもよい。この部分芳香族ポリアミドのうちのジカルボン酸の割合の５〜１００Ｍｏｌ％は、８〜２２個のＣ原子を有する芳香族ジカルボン酸から由来している。また、部分芳香族ポリアミドは、少なくとも２６０℃、有利には少なくとも２７０℃、特に有利には少なくとも２８０℃の結晶融点Ｔ_ｍを有している。このようなポリアミドは、通常、ＰＰＡと呼ばれる。このＰＰＡは、ジアミンとジカルボン酸との組合せから、場合により、ω−アミノカルボン酸または相応のラクタムの添加下で製造可能である。適切なタイプは、たとえばＰＡ６６／６Ｔ、ＰＡ６／６Ｔ、ＰＡ６Ｔ／ＭＰＭＤＴ（ＭＰＭＤとは、２−メチルペンタメチレンジアミンのことである）、ＰＡ９Ｔ、ＰＡ１０Ｔ、ＰＡ１１Ｔ、ＰＡ１２Ｔ、ＰＡ１４Ｔならびに、これらの後者のタイプと、脂肪族ジアミンおよび脂肪族ジカルボン酸との共重縮合物またはω−アミノカルボン酸もしくはラクタムとの共重縮合物である。

ポリアミドは、ポリエーテルエステルアミドまたはポリエーテルアミドであってもよい。このポリエーテルアミドは、原則的には、たとえばドイツ連邦共和国特許出願公開第３００６９６１号明細書に基づき公知である。この公知のポリエーテルアミドは、コモノマとしてポリエーテルジアミンを含有している。適切なポリエーテルジアミンは、還元的アミノ化による相応のポリエーテルジオールの変換またはアクリロニトリルへのカップリングと、これに続く水素化とによる相応のポリエーテルジオールの変換によって入手可能である（たとえば欧州特許出願公開第０４３４２４４号明細書；欧州特許出願公開第０２９６８５２号明細書参照）。ポリエーテルジアミンは、一般的に２３０〜４０００の数平均モル質量を有している。ポリエーテルアミドに対するポリエーテルジアミンの割合は、有利には５〜５０質量％である。

プロピレングリコール由来の商業的に使用可能なポリエーテルジアミンは、Ｈｕｎｔｓｍａｎ社におけるＪＥＦＦＡＭＩＮ（登録商標）Ｄタイプとして商業的に入手可能である。基本的には、１．４−ブタンジオールまたは１．３−ブタンジオール由来のポリエーテルジアミンまたは、たとえばジオール由来の単位の統計的な分布またはブロック的な分布で混合されて形成されたポリエーテルジアミンも良好に適している。

また、十分な相容性を前提として、種々異なるポリアミドの混合物が使用されてもよい。相容性のポリアミドの組合せは当業者に周知である。たとえば、ここでは、ＰＡ１２／ＰＡ１０１２、ＰＡ１２／ＰＡ１２１２、ＰＡ６１２／ＰＡ１２、ＰＡ６１３／ＰＡ１２、ＰＡ１０１４／ＰＡ１２およびＰＡ６１０／ＰＡ１２の組合せならびにＰＡ１１との相応の組合せが実施されている。疑わしい場合には、ルーチン試験によって相容性の組合せを求めることができる。

有利な態様では、３０〜９９質量％、有利には４０〜９８質量％、特に有利には５０〜９６質量％のより狭い意味でのポリアミドと、１〜７０質量％、有利には２〜６０質量％、特に有利には４〜５０質量％のポリエーテルエステルアミドおよび／またはポリエーテルアミドとから成る混合物が使用される。この場合、ポリエーテルアミドが有利である。

ポリアミドのほかに、成形コンパウンドは別の成分、たとえば耐衝撃性改質剤、別種の熱可塑性樹脂、可塑剤および別の慣用の添加剤を含有していてよい。ポリアミドが成形コンパウンドの母材を成していることしか必要とならない。

ポリオレフィンは、まず、ポリエチレン、特に高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）であってもよいし、イソタクチックポリプロピレンまたはシンジオタクチックポリプロピレンであってもよい。ポリプロピレンは、たとえばコモノマとしてエチレンまたは１−ブタンを含んだホモポリマまたはコポリマであってよい。この場合、ランダムコポリマもブロックコポリマも使用することができる。さらに、ポリプロピレンは、たとえば公知先行技術に相応してエチレン−プロピレン−ゴム（ＥＰＭ）またはＥＰＤＭによって耐衝撃性改質されていてもよい。同じく本発明により使用可能なシンジオタクチックポリスチロールは、公知のように、メタロセン触媒を用いたスチロールの重合によって製造されてよい。

フルオロポリマは、たとえばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、エチレン−テトラフルオロエチレン−コポリマ（ＥＴＦＥ）、たとえばプロペン、ヘキサフルオロプロペン、フッ化ビニルまたはフッ化ビニリデンのような三成分により改質されたＥＴＦＥ（たとえばＥＦＥＰ）、エチレン−クロロトリフルオロエチレン−コポリマ（Ｅ−ＣＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、クロロトリフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル−テトラフルオロエチレン−コポリマ（ＣＰＴ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロペン−コポリマ（ＦＥＰ）またはテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル−コポリマ（ＰＦＡ）であってよい。最大４０質量％の別種のモノマ、たとえばトリフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、エチレン、プロペンおよびヘキサフルオロプロペンを含有した、フッ化ビニリデンをベースとしたコポリマも可能である。

場合により存在する遮断層は、たとえばエチレン−ビニルアルコール−コポリマ（ＥＶＯＨ）、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレートまたはポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）から成っていてよい。

第１の導電性の層と第２の導電性の層とは、有利には同じ成形コンパウンドから成っている。こうして、良好な層付着を達成することができることが確保されている。しかし、両層が互いに良好に付着することを前提として、互いに異なる成形コンパウンドが使用されてもよい。

プラスチック成形コンパウンドの導電性は、公知のように、たとえば伝導性煤、黒鉛粉末および／または黒鉛フィブリル（カーボンナノチューブ）の添加によって達成される。このプラスチック成形コンパウンドの比体積抵抗は、１０^−３〜１０^１０Ωｍ、有利には１０^−２〜１０^８Ωｍ、特に有利には１０^−１〜１０^７Ωｍ、極めて特に有利には１０^０〜１０^６Ωｍの範囲内にある。この比体積抵抗は、１０^４Ωｍ以上の範囲ではＤＩＮ ＩＥＣ ６００９３に従って測定され、１０^４Ωｍを下回る範囲ではＥＮ ＩＳＯ ３９１５に従って測定される。

導電性を改善するかもしくはパーコレーション（浸透）閾値を低下させるためには、伝導性のプラスチック成形コンパウンドが、さらに、非金属のカチオンを有する塩、エステルまたはアミドをベースとした分散剤または両者の混合物を含有していてよい。非金属のカチオンを有する適切な塩、エステルまたはアミドをベースとした分散剤ならびにその使用量は、２０１０年１１月０５日付けのドイツ連邦共和国特許出願第１０２０１００４３４７０．１号明細書に開示されている。これに関する同明細書の開示内容は、本願の開示の要素である。

多くの使用態様、たとえば自動車システムおよび商用車システムでは、提供される電圧が一定ではない。それにもかかわらず、低い電圧の場合には、必要となる昇温出力が保証されていなければならない。これに対して、高い電圧の場合には、最大限に許容可能な温度が上回られてはならない。したがって、導電性の成形コンパウンドは、有利には、ＰＴＣ（正の温度係数）効果を有しているように規定されている。この場合には、温度の上昇につれて、成形コンパウンドの抵抗が増加させられる。ＰＴＣ効果は、特に伝導性の添加剤として伝導性煤および／または黒鉛を使用する場合に得られる。ＰＴＣ効果は、電圧の上昇時に管路の過剰な温度上昇に抗して作用するので、内在的な安全性を意味している。このことは、搬送すべき媒体の発火点、引火点または分解温度に達しないかまたは管路材料それ自体に熱的に損傷を与えないようにするために重要である。

本発明に係る方法は別の重要な利点を有している。方法ステップａ）により、第１の導電性の層の伝導率を測定することができる。この層の伝導率に応じて、方法ステップｄ）において、第２の導電性の層の厚さを変えて、管の加熱のために必要となる伝導率を獲得することができる。これによって、配合時に装入される煤バッチにおける差または調量変動から生じる、成形材料の伝導率における排除することができない変化を補償することができる。システムの伝導率は、伝導性の層の厚さの増加と共に増加する。システムの伝導率を変えるための別の可能性は、導電体間隔の変更にある。

第２の導電性の層の本発明における少ない厚さによって、ステップｄ）の実施後、導電体が管表面において波の山によって明確に浮き出ている。これは、所望の効果であって、決して偶然の効果などではない。これによって、導体の位置を容易に確かめることができる。その後、導体に接続部材を介して電流を供給するために、導体を接触接続しなければならない箇所において、導体を容易に突き止めることができ、そして、露出させることができる。波の山と波の谷との間の差は、０．１〜１．２ｍｍ、有利には０．２〜０．８ｍｍ、特に有利には０．３〜０．５ｍｍに設定されている。

この波状の輪郭は別の利点を有している。波状の輪郭は、１つの態様では、さらに取り付けるべき結合輪郭体に対する形状接続のために働く。方法ステップｅ）において、電気的に絶縁性の成形コンパウンドから成る外側の被覆層が、クロスヘッドを介して被着される場合には、外側の被覆層が、層付着の付与なしでも、輪郭によって位置固定されている。こうして、外側の被覆層を、導電体が引き続き露出・接触接続されなければならない箇所で容易に取り除くことができる。このことを一層容易にするためには、外側の被覆層が、少なくとも相応の箇所に刻み目またはミシン目を備えていてよく、これによって、僅かな切込みにより、層の裂開もしくは裂断と引剥しとが可能となる。

本発明の第１の実施の形態に係る導管の部分的な断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る導管の部分的な断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る導管の部分的な断面図である。

以下に、本発明を実施するための形態を図面につき詳しく説明する。

図１には、相応の実施の形態が示してある。図１では、電気的に絶縁性の内側層１と、第１の導電性の層２と、第２の導電性の層３と、外側の被覆層４とが直接連続している。この外側の被覆層４は、たとえばクロスヘッドを介してホース押出し法で被着することができる。なお、その手順は当業者に十分周知である。層３と被覆層４との間の付着は、場合により、僅かであってもよいし、完全に欠落していてもよい。この場合には、形状接続によって十分な位置固定が行われる。両方の導電性の層２，３内には、螺旋状に巻成された導体対５，６が埋め込まれている。この導体対５，６は運転中に互いに逆の極性を有している。図２では、外側の被覆層４にさらに別の外側の被覆層７が続いている。この別の外側の被覆層７は、たとえばクロスヘッドを介して被着され、波形管引抜きを介して成形加工される。被覆層７の波の山は、被覆層４の波の山と同じ位置を有している必要はなく、特に互いに同じ間隔を有している必要はない。別の実施の形態が図３に示してある。図３では、外側の被覆層４が加圧押出し法によって被着される。この加圧押出し法の結果、平滑な表面が得られる。外側の被覆層４には、さらに別の外側の被覆層７が続いている。この別の外側の被覆層７には、図２に示した実施の形態と同じことが当てはまる。

別の実施の形態では、形成された波の山が、被せられる平滑な管または波形管に対する「支持点」として働くことができる。この場合には、この外側の被覆部材の位置固定が摩擦接続によって行われる。この場合に形成される、特に波の谷における中間室は、絶縁性の空気または、通常、封入された絶縁ガスを有していて、この封入されたガスの螺旋状の循環を同時に可能にし、これによって、半径方向および軸方向でのガス交換による管路の均一な温度調整が実現される。閉塞されない波の谷によって、材料節約ひいては重量節約も同時に達成される。被せられる管は収縮嵌めされてもよい。この場合には、被せられる管が付加的に形状接続によって位置固定されている。

これら全ての実施の形態では、外側の被覆層が緻密な材料または発泡成形された材料から成っていてよい。発泡成形された材料による形態では、外側の被覆層が、有利には独立気泡性である。この外側の被覆層は、付加的に薄膜のカバー層もしくはカバー外皮で覆われていてよい。このことは、特に外側の被覆層が連続気泡性のフォームから成っている場合に有利であり、これによって、構造体内への水、油、汚物またはこれに類するものの取込みが回避される。適切な材料は、たとえばポリアミド、ポリオレフィン、フルオロポリマまたはポリウレタンをベースとした成形コンパウンドならびに熱可塑性のエラストマである。

本発明に係る管路は簡単に製造することができ、簡単に組み合わせることができ、取り付けることができる。さらに、本発明に係る管路は、加熱性能の低下を寿命にわたって有効に阻止することができるという利点を有している。

また、本発明の対象は、本発明に係る方法により製造された加熱可能な導管でもあり、ＳＣＲ管路、ディーゼル燃料に対する管路または燃料電池システムに用いられる管路を製造するための本発明に係る加熱可能な導管の使用でもある。このためには、この導管がさらに組み合わされて、完成させられ、すなわち、たとえば結合エレメント、コネクタ、クリップ、ホルダ、ケーブル、プラグまたはシールリングの取付けと、構造的に設定された立体的な弦巻線形状を管路に付与するための管路の熱成形とによって完成させられ、これによって、完全に機能する管路が形成されなければならない。

１ 電気的に絶縁性の内側層
２ 第１の導電性の層
３ 第２の導電性の層
４ 外側の被覆層
５，６ 導体対
７ 別の外側の被覆層

Claims (11)

1. 加熱可能な導管を製造するための方法において、該方法が、
   電気的に絶縁性の内側層と第１の導電性の層とを備えた二層の管を押出し成形するステップａ）と、
   第１の導電性の層の周りに螺旋状に少なくとも２つの導電体を巻き付けるステップｂ）と、
   導電性の成形コンパウンドから成る第２の層を、該第２の層の厚さが０．１〜１．５ｍｍとなるように押出し成形によって被着するステップｄ）と、
   電気的に絶縁性のプラスチック材料から成る外側の被覆層を被着するステップｅ）と
   を有していることを特徴とする、加熱可能な導管を製造するための方法。
2. ステップｂ）とステップｄ）との間に、巻成された導電体を備えた第１の導電性の層を加熱し、これによって、該第１の導電性の層を表面において軟化させ、導電体を押し込んで、第１の導電性の層内に結合するステップｃ）を実施する、請求項１記載の方法。
3. 電気的に絶縁性の内側層が、単層であるかまたは複数の副層を有している、請求項１または２記載の方法。
4. 導電体が、線材、素線または帯材である、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. 導電体が、０．１〜２ｍｍの範囲内の太さもしくは厚さを有している、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
6. ステップｄ）の実施後、導電体が、管表面において波の山によって浮き出ている、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. 波の山が、０．１〜１．２ｍｍの高さを有している、請求項６記載の方法。
8. 第１・第２の導電性の層の成形コンパウンドが、伝導性煤、黒鉛粉末および／または黒鉛フィブリルを含有している、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
9. 第１・第２の導電性の層の成形コンパウンドが、１０^−３〜１０^１０Ωｍの範囲内の比体積抵抗を有しており、該比体積抵抗が、１０^４Ωｍ以上の範囲ではＤＩＮ ＩＥＣ ６００９３に従って測定され、１０^４Ωｍを下回る範囲ではＥＮ ＩＳＯ ３９１５に従って測定される、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
10. 請求項１から９までのいずれか１項記載の方法により製造された加熱可能な導管。
11. ＳＣＲ管路、ディーゼル燃料に対する管路または燃料電池システムに用いられる管路を製造するための請求項１０記載の加熱可能な導管の使用。

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