JPH09509723A - 自動車用の配管及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、外側亜鉛コーティング（３）を備えた内側スチールパイプ（１）及びプラスチックジャケット層（７）で囲まれた付加外側クロメート層（５）を有す、自動車のブレーキ系統、燃料系統または油圧系統の配管に関するもので、前記プラスチックジャケット層（７）は、オリーブ色のクロメート層（５）の上に押出されたポリアミドからなる層である。更に、本発明は、上記パイプの製造方法に関するものである。

Description

【発明の詳細な説明】 自動車用の配管及びその製造方法 ［産業上の利用分野］ 本発明は、クレーム１の前提部分に記載の自動車のブレーキ系統、燃料系統ま たは油圧系統の配管及びその製造方法に関するものである。クレーム１の前提部 分での記載を含む自動車のブレーキ又は燃料系統の配管は、例えばドイツ特許No .３８ ２０ ６１５の１欄の３０〜４４行に、その図３と関連付けて説明され ている。 特にブレーキ系統及び燃料系統は勿論、他の自動車の運転に重大な支障を及ぼ す配管（例えば、油圧系統の配管）は、ストレスに対して、数年以上にわたって 耐えることが必要である。 このような適用に際して、耐摩耗性、ブレーキ操作に関しての最大の信頼性、 内圧による破損、小石衝突に対する強度、高い耐蝕性、特に道路の影響、例えば まき塩に対する抵抗等が要求される。今日、スチール製の金属管が広く用いられ ている。 二重巻スチールパイプがブレーキ系統に対して特に適しており、また長手方向 に溶接シームを有する一重管が、例えば燃料系統に用いられている。 ［従来の技術］ 今日広く用いられている、内側にスチールパイプを有する従来の配管は、第１ ステップで、腐食防止のために外側に、特に電気メッキにより、または溶融亜鉛 メッキにより亜鉛がコーティングされる。第２ステップで、亜鉛コーティング配 管に、クロメート槽に浸漬してクロムコーティングがなされる。クロムコーティ ングは、亜鉛コーティングの耐蝕性を向上させる。 多くのクロメート処理、例えばオリーブ色クロメート、黄色クロメート及び透 明クロメートが用いられる。 亜鉛メッキ鋼部の各種のクロメート処理法、特にオリーブ色クロメート法が、 ＤＩＮ５０９４１（テーブル１：クロメート処理グループ）に開示されている。 更に、亜鉛メッキ鋼部のクロメート処理法が、ホルクスワーゲンのＴＬ−ＶＷ ２１７の供給仕様中の４．１．２及び４．１．３に示されている。 クロメート処理スチールパイプの耐蝕、特にまき塩に起因する道路漏分に対す る耐蝕、小石衝突等に対る保護のために、亜鉛コーティング・クロメート処理ス チールパイプにはプラスチックジャケット層が設けられる。使用されるプラスチ ック材料は、耐蝕性、十分な強度及び耐摩耗性を有するものであることを要する 。 小石衝突による破損、外側プラスチックジャケット層の緩み及びクロメート層 の破損、外側亜鉛コーティングの厚みによる亜鉛の破損等の場合、数年のうちに 、内側のスチールパイプが露出されるようになる。 亜鉛コーティングが消耗して、亜鉛の所謂白錆、最終的には鋼の赤錆がみられ る。それ故、プラスチックジャケットは内側管上に固着され、機械的のストレス により緩むことないようにし、配管の外側からは検知できない内側管の腐食がな いようにすべきである。 使用されるプラスチック材料は、例えばまき塩、道路中の不純物等の外側から の影響だけでなく、燃料、ブレーキ液及びバッテリー酸等の自動車で使用される 液体に対しても耐蝕性がなければならない。更に、プラスチック材料は所定温度 の耐熱性、特にエンジン室の高温に対して耐熱性を有すること。 かくて、目的は、２つの安全を達成することである。第１に、寿命の長いプラ スチックジャケットを用いること、第２は、長い期間、例えば少なくとも５年に わたって、金属核を残すよう、耐摩耗性を有すること。この要求は、鋼の摩耗を 受け易い性質に拘らず、スチールパイプの外側を亜鉛コーティングし、更にクロ メート処理することにより達成される。 ある面では、スチールは，例えばアルミニウムより優れている。ＤＩＮ ７４ ２３４による二重巻スチールパイプは、ブレーキ系統での極めて重要な特性にお いてアルミニウム管より優れている。高い破断抵抗及び振動ストレスの下での疲 労強度は特に優れている。更に、以下に、表と共に述べるいくつかの特性を有し ている。他の重要な点は、管の弾性可撓性施工及び管を損なうことなく容易に曲 げ加工できることである。 プラスチックジャケット・アルミニウム管（その応用は、上述の自動車用管の 使用範囲で既にディスカスされている）（ハイドロ・アルミニウム社の熱伝達の リーフレット）は、現実には極めてまれにしか使用されていない。 高い耐蝕性の要求を満足させるために、ポルシェ及びアウディでは、特に高価 な、銅ベースでほぼ１０％ニッケルおよび少量の鉄を含むものを使用している。 以前は銅管がしばしば用いられていたが、最近ではほとんど使用しされていない 。 長年の間、プラスチックジャケット層に使用されるプラスチック材料は、主に 塩化ポリビィニール（ＰＶＦ），デュロ・プラスチック材料であった。このプラ スチック材料は、極めて高い耐蝕性と、耐熱性を有している。ＰＶＦは溶剤の中 で直接には溶解しないので、通常は粉にして、分散バス中で溶剤と共に調合され る。 プラスチック材料を適用するに際し、亜鉛コーティングされクロメート処理さ れたスチールパイプは、分散バス中に浸漬され、濡らされる。続いて、溶剤は乾 燥され、ほぼ１５μｍ厚さのプラスチック層が残る。蒸発溶剤は、環境保護のた めに回収しなければならない。 厚いプラスチック層は、管に大量の液を作用させた場合、滴りや膨らみの原因 になるので、繰返し処理によってのみ得られる。こうして、管のシンメトリーな プラスチックコーティングが得られる。 更に、ＰＶＦは、分散バス（バスの８０％は溶剤）１１当たり約２７ＤＭと極 めて高価である。ＰＶＦを用いる、この種のコーティングでは、比較的薄いはげ 易い構造であり、高い強度、耐摩耗性を得ることは不可能である。特に、小石の 衝突に対しては弱い。 しかし、ＰＶＦは外側に亜鉛コーティングされたスチールパイプに適用され、 また亜鉛コーティング・スチールパイプにクロメート処理がされている場合には 、強い接着が得られる。特に、オリーブ色クロメートへのＰＶＦの高い接着性が 、このプラスチック材料の広い普及に寄与している。 スチールパイプ以外に、アルミニウム管が、少なくとも、ここ１０年来、プラ スチックジャケットが管の上に押出される、自動車用のプラスチックジャケット 管として提供されている。アルミニウム管は一重のシーム・レス管として引き抜 かれ、または長手方向の溶接シームを有する一重溶接管である。ハル社（HULs） の “ベスタミド（VESTAMID）製圧力ホース”と称するパンフレットNo.４２．０１ ．０１１、第２版、１９９１，１０月、３８頁には、方法が開示されており、こ こでのポリアミド（商品名 VESTAMID Ｚ４８８１の所謂ポリアミド１２）が、 自動車用の配管に適した、前処理されたアルミニウム管の上に押出される。しか し、このプラスチックコーティングされたアルミニウム管には、破裂圧力が小さ いこと及び可撓性が制限される等の問題が残る。 自動車のブレーキ系統、燃料系統または油圧系統の配管は、量産品であり、そ の変更できるパラメータは制限される。 ［発明の目的］ 本発明の目的は、自動車用のプラスチックジャケット・スチールパイプ（振動 ストレスの下で、破裂強度及び疲労強度が高い二重巻スチールパイプを含む）を 提供すること、並びに、耐蝕性、耐熱性、及び耐摩耗性が高く、更に、小石の衝 突に強く、スチールパイプに十分接着する配管の製造方法を提供することである 。 ［問題点を解決するための手段］ この目的は、クレーム１の前提部分に記載の配管において、クレーム１の特徴 部分の構成により達成される。この際、クレーム１７の製造方法により、所望の 特性を備えた配管が得られる。 クレーム１の前提部分に関連して引用したドイツ特許No.３８ ２０ ６１５ では，黄色クロメート・フィルムを用い、その上に、浸漬法またはスプレイ法に より、初めに、エポキシ樹脂の中間層が形成される。それから、中間層には、塩 化ポリビニールが浸漬法によりコーティングされる。 スチールパイプに管して、プラスチック層の押出しによるコーティングは、防 食の面で不利があるので、まだ実施されていない。また、プラスチックジャケッ ト・スチールパイプの曲げは、適用したプラスチック材料の接着性を減少させる 恐れがある。また、押出しによる、プラスチック層の強度の増加は、自動車用の 配管の接続に際して、問題を生ずる恐れがある。 しかし、出願人が行ったテスト結果では、驚くことに、押出しポリアミドは、 スチールパイプの亜鉛コーティング外側のクロメート層に十分に接着する。プラ スチック層の厚みは、外側破損に対し十分に抵抗する。従って、低い接着性は決 定的な重要性とはならない。 従来の予測は、ＰＶＦのような熱可塑性材料が、液として、バス中で溶剤と共 に適用された場合のことであり、外側に亜鉛コーティングされたスチールパイプ のクロメート層には十分に接着する。 更に、押出しは溶剤の使用を不要とする。溶剤は環境上で問題があり、またそ の保護には費用がかさむ。 本発明によるプラスチックジャケット層は、安い費用で得られ、また１つの動 作条件としての厚み（その好ましい値は、クレーム６〜８参照）で、特に小石衝 撃に対して抵抗がある。このことは、プラスチックジャケット・スチールパイプ では未知のことであった。実際、プラスチックジャケット層の厚みが１００μｍ 未満では、小石衝撃に対して十分な抵抗が得られない。 驚くことに、前述の非常に高価な、銅ベースで１０％Ｎｉ、少量のＦｅを含む 合金と同等の耐蝕性も得られる。 結論として、それ自体公知の要素の組合わせによる、本発明によれば、安い費 用で、最高の性能が得られる。量産上の人命に影響ある問題に対しても、驚くべ き技術上の進歩がある。 熱可塑性材料として、特にポリアミドが適している。これは、好ましくは、亜 鉛コーティング管のオリーブ色クロメート層の上に適用される。ポリアミドは比 較的安価で、オリーブ色クロメート層の上に良く接着する。ポリアミドは、従来 用いられていたＰＶＦプラスチック材料に比べ、強度が高く、高い耐摩耗性があ る。 非常に高い接着性が、特に管の内部で、クレーム４に開示のラウリンラクタム ベースのポリアミドにより得られる。このポリアミドとしては、例えば、ハル社 （HULs）により、商品名ベスタミド（VESTAMID）Ｌ２１４０またはＺ４８８１の 所謂ポリアミド１２と称されているポリアミドが用いられる。 クレーム５に示されているように、オリーブ色のクロメート層とプラスチック ジャケット層との間の結合層が形成される場合に、良い接着性能が得られる。し かし、クロメート層の代わりに、またはクロメート層の上に、特別なボンディン グ層を適用しても良い。 クレーム１７の製造方法では、コーティングされるパイプは、押出されるポリ アミドの温度に加熱される、そして、コーティングされたパイプは、続いて水バ ス中で急冷される。特に、クレーム５に示されている接合又は結合層は、この方 法により支持される。 ［実施例］ 本発明の実施例が以下に、添付図面を参照して説明される。 図１及び２は、本発明の配管の異なる例の断面図である。 図１は、スチイールパイプ１に亜鉛層３が適用された配管を示す。スチールパ イプは、ＩＳＯ ４０３８に対応するＤＩＮ ７４２３４による二重巻スチール パイプ、またはＤＩＮ ２３９３による一重スチールパイプである。 製造技術上の理由により、薄い銅金属層が二重巻スチールパイプの外側面に設 けられている。この層は、続く亜鉛コーティングに対しては好ましくない。しか し、いかなる重要な問題も生じない。 長手方向溶接シームを有する一重スチールパイプ及び二重巻スチールパイプに ついては、肉厚は０．５〜１mmである。コーティングされてない二重巻スチール パイプの外径は３．２〜１２mmであり、一方、コーティングされてない長手方向 溶接シームを有する一重スチールパイプの外径は３．２〜１２mmである。パイプ がブレーキ系統で使用される場合は、外径は４．７５または６．０mmであり、燃 料系統で使用される場合には、外径は６．０mm、８．０mmまたは１０mmであり、 好ましくは８．０mmである。 製造後、二重巻スチールパイプ（ＤＩＮ ７４２３４による）は磨かれ、内側 及び外側に銅がプレイティングされる。両面電気銅メッキ・スチールストリップ から製造される場合には、パイプに成形され、いかなるフィラーも使用すること なく、保護ガスの下で鑞付される。鑞付処理のために必要な銅コーティングの厚 さは、ほぼ３μｍである。かかる二重巻スチールパイプの表面は平滑で、剥片は なく、また引抜き又は圧延疵（引抜き管の場合に生ずる）もなく、且つスケール もない。延ばされたパイプについて、二重巻スチールパイプの各種外径に応じて 次の値が適用される。 亜鉛コーティングは、溶融亜鉛メッキ、または好ましくは電気亜鉛メッキでな される。電気亜鉛メッキ工程での、亜鉛層の厚さは１０〜３０μｍ、好ましくは １５また２５μｍであり、一方、溶融亜鉛メッキ工程では２００μｍ以上に達す る。公知のように、溶融亜鉛メッキでは、移行層（図示せず）が、スチールパイ プと亜鉛層との間に形成される。 亜鉛コーティングされたパイプを、オリーブ色のクロメート槽に浸漬すると、 公知のように、オリーブ色のクロメート層５が形成される。クロメートが亜鉛層 の上に形成され、防食作用をする。亜鉛層とクロメート層とを合わせた全厚みは 、ほぼ１５また２５μｍになる。 最後の工程で、ポリアミド層７が、クロメート層の上に押出される。層７の厚 みは、ほぼ１００〜５００μｍ、好ましくは、ほぼ１２５〜１７５μｍである。 好ましくは、ほぼ１５０μｍ厚みが適用される。 図２は、プラスチックジャケット層７とオリーブ色のクロメート層５との間に 、接合或いは結合層９が形成されたパイプを示している。このような接合或いは 結合層は、特に、ハル（HULs）社の、商品名 VESTAMID Ｌ２１４０又はＺ４８ ８１で、ポリアミド１２として市販されていポリアミドを用いた場合の顕微鏡写 真にみられる。 パイプの上にポリアミド層を押出す際、パイプは押出されるポリアミドの温度 、 ほぼ２４０〜２６０°Ｃの間、にまで加熱される。これにより、ポリアミドはオ リーブ色のクロメート層の上に、特に良好に接着される。上述のパイプ温度を、 押出されるポリアミドの温度に制御することは、厳密に同一温度にすることを意 味するものではない。しかし、冷たいパイプの上に押出した場合に起こる、プラ スチックジャケット層がパイプから剥離することを防止するために、少なくとも ほぼ同じ温度を狙うべきである。温度制御中の温度差は、通常、精々数度であり 、やむを得ない場合にも、ほぼ±２０°Ｃないし±３０°Ｃ迄である。しかし、 押出し中の、もっと大きな温度差も考えられる。 クロメート処理された亜鉛コーティングパイプを加熱する際に、クロメート層 がある程度ザラザラになることがある。このザラザラ面は、その上に押出される ポリアミドとの結合を強固にし、剥離に対し抵抗し、また前述の接合又は結合層 を形成することにより接着性を増す。 処理されたパイプが、水バスまたは他の液体バス中で急冷された後、パイプは 、次の工程、例えばローラ上での搬送に対して、十分な機械的強度を持つように なる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．外側亜鉛コーティング（３）を備えた内側スチールパイプ（１）及びプラ スチックジャケット層（７）で囲まれた付加外側クロメート層（５）を有する、 自動車のブレーキ系統、燃料系統または油圧系統の配管において、 前記プラスチックジャケット層（７）は、クロメート層、好ましくはオリーブ 色のクロメート層（５）の上に押出された熱可塑性材料、特にポリアミドからな る層であることを特徴とする配管。 ２．前記スチールパイプ（１）は，ＤＩＮ ７４２３４による二重巻管である 請求項１に記載の配管。 ３．前記スチールパイプ（１）は，ＤＩＮ ２３９３による、長手方向の溶接 シームを有する一重壁構造である請求項１に記載の配管。 ４．前記ポリアミドは、ラウリンラクタムをベースとする製品である請求項１ 〜３のいずれか１つに記載の配管。 ５．前記の亜鉛コーティングス・チールパイプとプラスチック層との中間には 、前記クロメート層の代わりに、またはクロメート層の上に、または前記オリー ブ色のクロメート層（５）と前記プラスチックジャケット層（７）との間の移行 部中の接合又は結合層（９）の中に、公知のボンディング層（プライマー）が適 用されている請求項１〜４のいずれか１つに記載の配管。 ６．前記プラスチックジャケット層（７）の厚みは、１００〜５００μｍの範 囲内である請求項１〜５のいずれか１つに記載の配管。 ７．層の厚みは、１２５〜１７５μｍの範囲内である請求項６に記載の配管。 ８．層の厚みは、１５０μｍである請求項７に記載の配管。 ９．前記二重巻スチールパイプ（１）の肉厚は、０．５〜１mmである請求項２ または４〜８のいずれか１つに記載の配管。 １０．前記の長手方向の溶接シームを有する一重壁スチールパイプ（１）の肉 厚は、０．５〜１mmである請求項３〜８のいずれか１つに記載の配管。 １１．コーティングされていない二重巻スチールパイプ（１）の外径は３．２ 〜１０．０mmであり、また長手方向の溶接シームを有する一重壁スチールパイプ のそれも３．２〜１０．０mmである請求項１〜１０のいずれか１つに記載の配管 。 １２．ブレーキ系統用の外径は、４．７５または６．０mmである請求項１１に 記載の配管。 １３．燃料系統用の外径は、６．０mm、８．０mmまたは１０mmである請求項１ １に記載の配管。 １４．外径が８．０mmある請求項１３に記載の配管。 １５．外側亜鉛コーティング（３）の厚みは、１０〜３０μｍの範囲内である 請求項１〜１４のいずれか１つに記載の配管。 １６．外側亜鉛コーティング（３）の厚みは、１５または２５μｍである請求 項１に記載の配管。 １７．熱可塑性材料、特にポリアミドが押出される前に、外側に亜鉛コーティ ングがなされ、またクロメート層が予め適用されるスチールパイプは、ポリアミ ドの押出し温度に調整された温度に加熱され、また熱可塑性材料が、この調整さ れた温度条件のもとで、スチールパイプの上に押出され、またコーティングされ たパイプは液体バスの中で急冷されることを特徴とする請求項１〜１６のいずれ か１つに記載の配管の製造方法。