DE102020205453A1

DE102020205453A1 - Verfahren zur Herstellung eines Druckschlauches

Info

Publication number: DE102020205453A1
Application number: DE102020205453.3A
Authority: DE
Inventors: Viktor Becker; Harald Kreidner; Marco Tauber
Original assignee: ContiTech Techno Chemie GmbH
Current assignee: ContiTech Techno Chemie GmbH
Priority date: 2020-04-29
Filing date: 2020-04-29
Publication date: 2021-11-04

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Druckschlauches, mindestens aufweisend eine diagonal gewickelte Lage (6). Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines gattungsgemäßen Druckschlauches zu schaffen, dass eine hohe Druckfestigkeit bei gleichzeitig guter Flexibilität des Schlauches gewährleistet. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Verfahren mindestens folgende Arbeitsschritte aufweist, nämlich- Extrudieren einer Innenschicht (3),- Aufziehen der Innenschicht (3) auf einen Dorn (2),- spiralförmiges Aufwickeln eines ersten Außenschichtstreifens (5A) auf die Innenschicht (3), wobei die Windungen des ersten Außenschichtstreifens (5A) um einen vorbestimmten Bereich (7) überlappen, dabei- partielle Vulkanisation des Überlappungsbereichs (7),- spiralförmiges Aufwickeln eines zweiten Außenschichtstreifens (5B) auf die Innenschicht (3), wobei die Windungen des zweiten Außenschichtstreifens (5B) um einen vorbestimmten Überlappungsbereich (9) überlappen,- Vulkanisation.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Druckschlauches, mindestens aufweisend eine diagonal gewickelte Lage.
Druckschläuche werden derzeit meist aus mindestens einer Innenschicht meist aus Elastomermaterial, mindestens einer Zwischenschicht und mindestens einer Außenschicht aufgebaut. Dabei wird die Innenschicht als Plattenmaterial auf einen Dorn gewickelt, die Zwischenschicht beispielsweise diagonal auf die Innenschicht gewickelt und die Außenschicht wiederum auf die Zwischenschicht gewickelt.
Zur Vulkanisation des Verbundes ist außerdem noch eine weitere Wicklung mit Folie oder Textilmaterial vorgesehen, die für eine definierte Form und einen festen Verbund der Lagen beim Vulkanisieren sorgen muss. Diese Wicklung wird nach der Vulkanisation wieder entformt.
Dabei entstehen Überlappungen innerhalb der jeweiligen Schichten, die eine Schwachstelle darstellen, sodass derartige Schläuche Drücken >3,5 bar meist nicht standhalten. Dem kann dadurch entgegengewirkt werden, dass die Anzahl der Schichten erhöht wird, was aber zu oft unerwünscht hoher Steifigkeit der Schläuche führt.
Auch die Ausführung der Zwischenschicht als Textil- oder Drahtgeflecht kann die Druckfestigkeit der Schläuche verbessern, die Steifigkeit wird aber auch dabei unerwünscht hoch.
In der DE 700 72 86 U ist ein derartiger Mehrlagen-Schlauch mit einem entsprechenden Herstellverfahren offenbart.
In der EP 0 418 920 A2 ist ein Dampfschlauch offenbart, der ebenfalls aus einer Innen-, einer Außen- und einer Zwischenschicht aufgebaut ist, wobei die Zwischenschicht Glasfäden aufweist. Um diese Glasfäden, die zur Erreichung einer hohen Festigkeit vorteilhaft sind, gegen den schädlichen Einfluss des Dampfers zu schützen, werden diese mit einer Gummilösung getränkt, die vorvulkanisiert wird.
Diese Vorvulkanisation ist allerdings nicht zur Verbesserung der Druckfestigkeit, sondern quasi als Abdichtung der Fäden gegen den Dampf geeignet.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines gattungsgemäßen Druckschlauches zu schaffen, dass eine hohe Druckfestigkeit bei gleichzeitig guter Flexibilität des Schlauches gewährleistet.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Verfahren mindestens folgende Arbeitsschritte aufweist, nämlich

- Extrudieren einer Innenschicht,
- Aufziehen der Innenschicht auf einen Dorn,
- Aufbringen eines ersten Außenschichtstreifens auf die Innenschicht, wobei sich die Kanten des ersten Außenschichtstreifens um einen vorbestimmten Bereich überlappen, dabei
- partielle Vulkanisation des Überlappungsbereichs,
- Aufbringen eines zweiten Außenschichtstreifens auf die Innenschicht, wobei sich die Kanten des zweiten Außenschichtstreifens um einen vorbestimmten Bereich überlappen,
- Vulkanisation

Durch die mindestens teilweise Vulkanisation des Überlappungsbereichs der Kanten der Außenschichtstreifen ist bereits beim Aufbau des Schlauchrohlings eine hohe Haftkraft der Lagen untereinander erreichbar. Eine weitere Stützwicklung kann so entfallen. Außerdem ist dadurch eine so hohe Festigkeit erreichbar, dass beispielsweise Draht- oder Textilzwischenschichten nicht mehr notwendig sind. Dadurch weist ein derartig hergestellter Schlauch auch eine hohe Flexibilität auf.
In einer Weiterbildung der Erfindung weist das Verfahren mindestens die folgenden Arbeitsschritte auf, nämlich

- Aufbringen des ersten Außenschichtstreifens auf die Innenschicht durch spiralförmiges Aufwickeln, wobei die Windungen des ersten Außenschichtstreifens um einen vorbestimmten Bereich überlappen, dabei
- partielle Vulkanisation des Überlappungsbereichs,
- Aufbringen des zweiten Außenschichtstreifens auf die Innenschicht durch spiralförmiges Aufwickeln, wobei die Windungen des zweiten Außenschichtstreifens um einen vorbestimmten Bereich überlappen,
- partielle Vulkanisation des Überlappungsbereichs,

Das spiralförmige Aufwickeln ermöglicht eine Überlappung, die nicht rein axial ausgerichtet ist, was die Flexibilität des Schlauches weiter verbessert.
In einer Weiterbildung der Erfindung weist das Verfahren mindestens weitere Arbeitsschritte auf, nämlich

- Aufbringen einer Zugspannung im ersten Außenschichtstreifen während des Wickelns und Aufbringen einer Zugspannung im zweiten Außenschichtstreifen während des Wickelns.

Die Zugspannung in den Streifen beim Wickeln erhöht den Zusammenhalt der Lagen vor der Endvulkanisation deutlich, was eine erhebliche Festigkeitssteigerung ermöglicht.
In einer Weiterbildung der Erfindung weisen die Außenschichtstreifen eine Breite von mindestens 15 mm auf.
In einer Weiterbildung der Erfindung weisen die Außenschichtstreifen eine Breite im Bereich von 20 mm - 30 mm auf.
In einer Weiterbildung der Erfindung weisen die Außenschichtstreifen eine Breite von 25 mm auf.
Eine derartige Streifenbreite ermöglicht einerseits einen zügigen Vorschub beim Wickeln, andererseits sind die Streifen bei dieser Breite sehr gut an die durch den Dorn gegebene Form der Innenschicht anpassungsfähig.
In einer Weiterbildung der Erfindung weist der Überlappungsbereich der einzelnen Windungen mindestens eine Überlappungsbreite von 5 mm auf.
In einer Weiterbildung der Erfindung weist der Überlappungsbereich der einzelnen Windungen eine Überlappungsbreite von 8-12 mm auf.
In einer Weiterbildung der Erfindung weist der Überlappungsbereich der einzelnen Windungen eine Überlappungsbreite von 10 mm auf.
Diese Überlappungsbreiten sorgen für eine sichere Überlappung auch bei Schwankungen der Streifenbreite und lässt sich sicher Vulkanisieren.
In einer Weiterbildung der Erfindung erfolgt die Vulkanisation der Überlappungsbereiche beim Wickeln durch eine Laserquelle.
Laser weisen eine hohe, gut regelbare Energiedichte auf, sodass sie für eine schnelle Vulkanisation während des Wickelns gut geeignet sind.
In einer Weiterbildung der Erfindung weisen die beiden Wicklungen der Außenschichtstreifen unterschiedliche Wickelrichtungen auf.
Durch die Unterschiede in den Wickelrichtungen, also S-Schlag und Z-Schlag ist ein besonders gleichmäßiger Aufbau des Schlauches erreichbar.
In einer Weiterbildung der Erfindung weisen die Wicklungen der Außenschichtstreifen einen Wickelwinkel von 45° auf.
Ein derartiger Wickelwinkel ermöglicht einen guten Kompromiss aus Winkelgeschwindigkeit und anschließender Festigkeit.
In einer Weiterbildung der Erfindung sind die Außenschichtstreifen als textile Streifen mit einer Roh-Elastomer-Tränkung ausgebildet, wobei die textilen Streifen Kett- und Schussfäden aufweisen.
In einer Weiterbildung der Erfindung sind die Außenschichtstreifen aus Leinwand mit einer Roh-Elastomer-Tränkung ausgebildet.
Textilstreifen mit Kett- und Schussfäden weisen aufgrund der textilen Struktur eine hohe Festigkeit bei gleichzeitig guter Flexibilität auf.
In einer Weiterbildung der Erfindung sind die Außenschichtstreifen aus textilem Gewirke ausgebildet.
Textile Gewirke weisen eine besonders hohe Festigkeit auf und lassen sich gut mit einer Roh-Elastomer-Tränkung ausrüsten.
In einer Weiterbildung der Erfindung weist das Verfahren mindestens weitere Arbeitsschritte auf, nämlich

- Aufbringen einer Zwischenschicht auf die Innenschicht aus einem komprimierbaren Material.

Das komprimierte Material ermöglicht ein besonders gleichmäßiges Aufwickeln der Außenschichtstreifen bei gleichzeitig hoher Vorspannkraft.
Anhand der Zeichnung wird nachstehend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
Die 1 zeigt einen Schlauchrohling 1, der auf einem Dorn 2 angeordnet ist. Der Schlauchrohling 1 weist eine als Schlauch extrudierte Innenschicht 3 auf, die auf den Dorn 2 aufgezogen ist.
Auf der Innenschicht 3, die aus einem vulkanisierbaren Elastomer aufgebaut ist, ist eine Zwischenschicht 4 aufgebracht, die aus einem gegenüber dem Material der Innenschicht 3 deutlich weicheren vulkanisierbaren Material ausgebildet ist.
Auf der Zwischenschicht 4 ist spiralförmig ein erster Materialstreifen 5A zu einem ersten Teil 6A einer Außenschicht 6 aufgewickelt. Der Materialstreifen 5A überlappt sich dabei in einem Überlappungsbereich 7 um etwa 10 mm. Während des Auftretens des Materialstreifens 5A ist durch eine Wärmequelle, hier eine Laservorrichtung 8 der Überlappungsbereich 7 in einer vorbestimmten Teilbreite vorvulkanisierbar, sodass schon in diesem Stadium der erste Teil 6A der Außenschicht 6 als geschlossene, schlauchartige Teilschicht ausbildbar ist, die eine gewisse Festigkeit gegen Verschieben der überlappenden Teile des Streifens 5A aufweist.
Auf die Teilaußenschicht 6A ist ein zweiter, hier transparent dargestellter Materialstreifen 5B spiralförmig zu einer zweiten Teilaußenschicht 6B aufgewickelt, wobei sich die Wickelrichtung von der des Materialstreifens 5A unterscheidet. Es ist beispielsweise möglich, den Materialstreifen 5A als S-Schlag, den Materialstreifen 5B als Z-Schlag aufzuwickeln. Hier ist jedoch auch die umgekehrte Anordnung möglich.
Auch der Materialstreifen 5B überlappt sich beim Aufwickeln in einem Überlappungsbereich 9 um etwa 10 mm und ist durch eine weitere Wärmequelle, auch hier eine Laservorrichtung 10 in einer vorbestimmten Teilbreite vorvulkanisierbar.
Auf diese Weise entsteht eine Außenschicht 6 aus 2 Lagen 6A und 6B, die bereits vor der endgültigen Vulkanisation des Schlauchrohlings 1 eine gewisse Festigkeit aufweist. Der gesamte Verbund aus Innenschicht 3, weicher Zwischenschicht 4 und Außenschicht 6 ist dann auf dem Dorn 2 ohne weitere Hilfsmittel, wie beispielsweise Tapes oder Stützfolien zu einem Schlauch vulkanisierbar, da durch die Vorvulkanisation der Streifen 5A und 5B bereits eine ausreichende Festigkeit der Außenschicht 6 gegeben ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren erspart somit mindestens einen Arbeitsgang. Außerdem führt die Vorvulkanisation der Außenschicht 6 zu einer deutlich verbesserten Druckfestigkeit des fertigen Schlauches.
Bezugszeichenliste
(Teil der Beschreibung)

1: Schlauchrohling
2: Dorn
3: Innenschicht des Schlauchrohlings 1
4: Zwischenschicht des Schlauchrohlings 1
5A, 5B: Materialstreifen
6: Außenschicht des Schlauchrohlings 1
6A, 6B: Erster und zweiter Teil der Außenschicht 6
7: Überlappungsbereich zwischen den Materialstreifen 5A
8: Laservorrichtung
9: Überlappungsbereich zwischen den Materialstreifen 5B
10: Laservorrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 7007286 U [0006]
EP 0418920 A2 [0007]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Druckschlauches, mindestens aufweisend eine diagonal gewickelte Lage (6), dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mindestens folgende Arbeitsschritte aufweist, nämlich - Extrudieren einer Innenschicht (3), - Aufziehen der Innenschicht (3) auf einen Dorn (2), - Aufbringen eines ersten Außenschichtstreifens (5A) auf die Innenschicht (3), wobei sich die Kanten des ersten Außenschichtstreifens (5A) um einen vorbestimmten Bereich (7) überlappen, dabei - partielle Vulkanisation des Überlappungsbereichs (7), - Aufbringen eines zweiten Außenschichtstreifens (5B) auf die Innenschicht (3), wobei sich die Kanten des zweiten Außenschichtstreifens (5B) um einen vorbestimmten Überlappungsbereich (9) überlappen, - partielle Vulkanisation des Überlappungsbereichs (9), - Vulkanisation.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen der Außenschichtstreifen (5A, 5B) auf die Innenschicht (3) durch spiralförmiges Aufwickeln erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mindestens weitere Arbeitsschritte aufweist, nämlich - Aufbringen einer Zugspannung im ersten Außenschichtstreifen (5A) während des Wickelns und Aufbringen einer Zugspannung im zweiten Außenschichtstreifen (5B) während des Wickelns.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenschichtstreifen (5A, 5B) eine Breite von mindestens 15 mm aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenschichtstreifen (5A, 5B) eine Breite im Bereich von 20 mm - 30 mm aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenschichtstreifen (5A, 5B) eine Breite von 25 mm aufweisen.
Verfahren nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Überlappungsbereich (7, 9) der einzelnen Windungen mindestens eine Überlappungsbreite von 5 mm aufweist.
Verfahren nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Überlappungsbereich (7, 9) der einzelnen Windungen mindestens eine Überlappungsbreite von 8-12 mm aufweist.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Überlappungsbereich (7, 9) der einzelnen Windungen eine Überlappungsbreite von 10 mm aufweist.
Verfahren nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vulkanisation der Überlappungsbereiche (7, 9) beim Wickeln durch eine Laserquelle (8, 10) erfolgt.
Verfahren nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Wicklungen der Außenschichtstreifen (5A, 5B) unterschiedliche Wickelrichtungen aufweisen.
Verfahren nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklungen der Außenschichtstreifen (5A, 5B) einen Wickelwinkel von 45° aufweisen.
Verfahren nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenschichtstreifen (5A, 5B) als textile Streifen (5A, 5B) mit einer Roh-Elastomer-Tränkung ausgebildet sind, wobei die textilen Streifen (5A, 5B) Kett- und Schussfäden aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenschichtstreifen (5A, 5B) aus Leinwand mit einer Roh-Elastomer-Tränkung ausgebildet sind.
Verfahren nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenschichtstreifen (5A, 5B) aus textilem Gewirke ausgebildet sind.
Verfahren nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mindestens weitere Arbeitsschritte aufweist, nämlich - Aufbringen einer Zwischenschicht (4) auf die Innenschicht (3) aus einem komprimierbaren Material, wobei die Außenschichtstreifen (5A, 5B) nachfolgend auf die Zwischenschicht (4), statt auf die Innenschicht (3) aufgebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen der Zwischenschicht (4) durch spiralförmiges Aufwickeln erfolgt.