DE29502261U1 - Mehrschichtiges Kunststoffrohr - Google Patents

Mehrschichtiges Kunststoffrohr

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Description

Mehrschichtiges Kunststoffrohr
Die Erfindung bezieht sich auf ein Kunststoffrohr, dessen Wandung partiell gewellt ist und die aus mehreren flammhemmenden und diffusionshemmenden Schichten besteht. Einschichtige Kunststoffrohre aus Polyamid für den KFZ-Bau sind Stand der Technik und werden sehr vielseitig eingesetzt, z. B. für Brems-, Hydraulik-, Kraftstoff-, Kühl- und Pneumatikleitungen, siehe Deutsche Norm DIN 73 378/" Rohre aus Polyamid für Kraftfahrzeuge", Sie müssen hierbei chemisch, thermisch, mechanisch und hydraulisch unter dem im praktischen Einsatz auftretenden Einwirkungsbedingungen betriebssicher sein, z. B. als Kraftstoffleitungen.
Einschichtige Rohre erfüllen unter gewissen Einsatzbedingungen die vorgesehenen Anforderungen nur unzureichend, z. B. bei Kraftstoffen, die Methanol und/oder aromatische Kohlenwasserstoffe (z, B, Benzol) enthalten. Es kann hierbei zu Quellungen, Festigkeitsverringerungen und Dimensionsveränderungen des Rohres kommen, sowie zu einer verstärkten Diffusion dieser Fluide, die in ihnen gefördert werden, durch die Rohrwandung und damit zu einer Belastung der Umwelt. Zunehmend verschärfte gesetzliche Vorschriften zwingen zu einer Reduzierung der Emissionen und damit speziell der Diffusionen.
:t£c:äLeivi4T divisioim
Deutsche Tecalemit GmbH
16.01.1995
Parallel bestehen verschärfte Forderungen zur aktiven und passiven Sicherheit der Fahrzeuge. Im Brandfall eines Fahrzeugs bedeutet dies, für eine möglichst lange Zeitspanne sicherzustellen, daß der Kraftstoff, der sich in den Kraftstoffleitungen befindet, sich infolge eines raschen Schmelzens und Brennens ihrer Wandungen nicht entzündet. Im Crashfall kommt hinzu, daß diese Leitungen sich weitgehend elastisch verhalten und nicht auf- oder abreißen.
Versucht wurde deshalb, diese Nachteile einschichtiger Kunststoffrohre durch mehrschichtige Rohre für das Diffusionsverhalten (DE 35 10 395, DE 37 15 251, DE 38 21 723, DE 39 38 497, DE 40 01 125, DE 43 15 117), den Flammschutz (DE 38 17 841, DE 24 53 238, DE 21 40 806, DE 20 25 351) und den Crashschutz (DE 36 40 043, DE 43 15 177) zu lösen. Zwar konnten Einzelerfolge für das Diffusionsverhalten (DE 43 09 829, DE 43 10 884), den Flammschutz (DE 38 40 750) und den Crashschutz (DE 43 30 855) erzielt werden; eine praktikable und geschlossene Lösung der Dreifachaufgabe Diffusionsverminderung, Flammschutzverbesserung und Crashschutz stehen bislang aus,
Aufgabe der Erfindung ist deshalb, ein mehrschichtiges Kunststoffrohr zu schaffen, dessen Eigenschaften, z. B. als Kunststoffleitung in eingebautem Zustand im Kraftfahrzeug sind : Geringe Diffusion, hinreichender Brandschutz, gute Maßhaltigkeit, gute mechanisch-technische Belastbarkeit, gute chemische Eigenschaften, gutes Temperaturwechselverhalten, höchste Elastizität bei starker Verformung, günstiger Herstellpreis. Die Lösung dieser Aufgabe führt zu einem mehrschichtigen Rohr, das folgenden Schichtaufbau von innen nach außen besitzt: Innenschicht, Schäumschicht, Außenschicht und dessen Wandung in seiner Längserstreckung partiell gewellt ist.
DIVISION
Deutsche Tecalemit GmbH
Die Ausbildung mindestens einer, vorzugsweise inneren Schicht der Formmasse aus Polyvinylidenfluorid (PVT)F), verhindert die Diffusion von methanolhaltigen Kraftstoffgemischen in sehr erheblichem Umfang; sie ist vorzugsweise vernetzt. Die Ausbildung mindestens einer Schäumschicht im mittleren Wandungsbereich mit mindestens einem schaumbildenden Additiv, dessen Reaktionstemperatur höher ist als die Verarbeitungstemperatur, verbessert den Flammschutz beträchtlich. Die aufschäumende Schicht führt einerseits zu einer hohen thermischen Isolierung der die brennbaren Fluide enthaltenden inneren Schicht, mit der Folge, daß die hohe Temperatur erst nach einer vergleichsweise langen Einwirkungszeit die Innenschicht ernsthaft beeinträchtigt. Andererseits führt das Aufschäumen dazu, daß die Innenschicht besonders lange wirksam gegen Sauerstoffzutritt geschützt wird.
Die Schäumschicht bedarf nach außen im Fall der Brandeinwirkung einer mechanischen Verstärkung bzw zusätzlich einer feuerhemmenden Verbesserung. Dies wird dadurch erreicht, daß die Formmasse der Außenschicht vernetzte Polyamide sind, die zusätzlich feuerhemmende Additive besitzen.
Der mechanische Verbund zwischen der diffusionshemmenden Innenschicht und dem feuerhemmenden Bereich, gebildet durch die Schäumschicht und Außenschicht, muß durch eine besondere Gestaltung der Schäumschicht sichergestellt werden. Durch ihren Kraftschluß in den Grenzflächen dieser benachbarten Schichten (Innen - zu Außenschicht) verhindert sie deren Trennung und beeinflußt die mechanische Stabilität der Leitung (z. B. bei Schwingungen oder Erschütterungen). Der Auswahl der verwendeten Formmasse oder dem Formmassengemisch für diese Schäumschicht kommt demnach eine erhebliche funktioneile Bedeutung zu. Erfindungsgemäß kann sie bestehen aus polymerem Polyamid plus copolymeren Polyacrylsäureestern oder aus polymerem Polyvinylidenfluorid plus copolymeren Polymethylmethacrylaten, jeweils bevorzugt vernetzt.
SIEBE i.Tec^ALEJVÜT DIVISION
Deutsche Tecalemit GmbH
Die geometrische Gestaltung zur Erhöhung seiner Elastizität der an sich zylindrischen Wandung des Rohres erfolgt in bestimmten Teilbereichen seiner Längserstreckung durch eine zusätzliche Wellung seiner Wandung; dadurch wird der Crashschutz wesentlich erhöht, der das evtl. Austreten z. B. von Kraftstoff verhindern soll.
Die Herstellung der mehrschichtigen Rohre erfolgt in bekannter Weise, vorzugsweise kostengünstig auf Coextrusionsanlagen; die verfahrensmäßige Aufbringung einer Wellung auf das Rohr ist ebenfalls bekannt. Die Vernetzung der einzelnen Formmassen kann chemisch oder durch Strahlen erfolgen. Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen.
In der Zeichnung zeigen im einzelnen
Figur 1: Einen Längsschnitt durch ein 3-schichtiges Rohr mit dem Teilbereich einer Wellung in seiner Längserstreckung.
Figur 2: Einen Längsschnitt durch ein 3-schichtiges Rohr mit einem aufgeschäumten Bereich in der Schäumschicht infolge von punktuellen äußeren Flammeinwirkungen in seinem gewellten Bereich
Mit (1) in Fig. 1 ist die Innenschicht bezeichnet; sie besteht aus der Formmasse A, vorzugsweise polymeres Polyvinylidenfluorid. Diese Schicht wirkt diffusionshemmend und ihre Schichtdicke Sl ist relativ dünn ausgebildet. Diese Innenschicht (1) wird von einer Schäumschicht (2) mit der Schichtdicke S2 und dem Formmassengemisch B umschlossen; diese stellt einerseits einen guten mechanischen Verbund der Innenschicht (1) zur Außenschicht (3) dar. Deren bevorzugte Formmassengemische B bestehen vorzugsweise aus polymerem Polyvinylidenfluorid mit den copolymeren Polymethylmetacrylaten oder polymerem Polyamid
&iacgr; 1
□!VISION
Deutsche Tecalemit GmbH
mit den copolymeren Polyacrylsäureestern. Vorzugsweise ist das Formmassengemisch B vernetzt und es enthält mindestens ein schaumbildendes Additiv, dessen Reaktionstemperatur höher ist als die Verarbeitungstemperatur; dadurch wird sichergestellt, daß es im Falle äußerer starker Hitzeeinwirkung zu einem Aufschäumen dieser Schicht (2) kommt. Die Außenschicht (3) besitzt eine wesentliche festigkeitsmäßige Funktion für das gesamte Rohr im Normaleinsatz bzw. beim Aufschäumen der Schäumschicht (2) zur mechanischen Stabilisierung und
Schutz des Rohres nach außen, ihre Formmasse C besteht vorzugsweise aus vernetztem Polyamid, ihre Schichtdicke ist S3.
In einem Teilbereich des Rohres ist die an sich zylindrische Ausbildung (5) seiner Wandung ersetzt durch eine Wellung (4). Dadurch wird die natürliche Elastizität des normalen Rohres durch seine veränderte geometrische Gestaltung erheblich erhöht. Im Falle einer äußeren starken zwanghaften Einwirkung auf das Rohr, z. B. durch Knick- und/oder Biegekräfte, wie es z. B. im Crashfall vorkommen kann, bedeutet dies, daß es sich vorzugsweise im Bereich der Wellung (4) verformt und nicht birst.
In Figur 2 ist die Aufschäumung (6) des Rohres in seinem gewellten Bereich (4) dargestellt, wie sie durch eine Flammeinwirkung (7) an seinem Umfang verursacht wird. Infolge des Aufbaus des Rohres erfolgt die Aufschäumung (6) im wesentlichen radial nach außen, sodaß sich das aufschäumende Volumen wesentlich vergrößern kann. Durch die Stabilität der Außenschicht (3) wird verhindert, daß die Aufschäumung (6) gänzlich volumenmäßig unkontrolliert abläuft, eine ähnliche Reaktion bei einer Flammeinwirkung (7) ist in seinem zylindrischen Bereich (5) zu erwarten.

Claims (13)

  1. Mehrschichtiges KunststoiFrohr, maßlich festgelegt durch seine Hauptabmessungen (Innendurchmesser Di, Außendurchmesser Da, Rohrwanddicke S), hergestellt nach dem Verfahren der Coextrusion, verwendet im KFZ-Bereich für Brems-, Hydraulik-, Kraftstoff-, Kühl- und Pneumatikleitungen, dessen Rohrwandung zumindest je eine diffusionshemmende, schäumfähigkraftschlüssige und flammhemmend -tragende Schicht besitzt, die in Teilbereichen gewellt ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Rohrwandung von innen nach außen aufgebaut ist wie folgt: die Innenschicht (I) aus einer Formmasse A eines thermoplastischen Polymers, die kraftvermittelnde Schäumschicht (2) aus einem Formmassengemisch B mit einem minimal 50%-igen Masseanteil eines thermoplastischen Polymers und einem maximal 50%-igen Masseanteil thermoplastischer Copolymere, die vorzugsweise vernetzt ist und zumindest ein treibmittelhaltiges Additiv enthält, dessen Reaktionstemperatur höher ist als die Verarbeitungstemperatur,
    die Außenschicht (3) aus einer Formmasse C eines thermoplastischen Polymers, die vorzugsweise vernetzt ist und zumindest ein flammhemmendes Additiv enthält.
  2. 2. Mehrschichtiges Kunststoffrohr nach Anspruch 1)
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Innenschicht (1) die Schichtdicke Sl von minimal Sl >/= 0,1 mm besitzt.
    DIVISION
    Deutsche Tecalemit GmbH
    16.01.95
  3. 3. Mehrschichtiges Kunststoffrohr nach Anspruch 1) bis 2) dadurch gekennzeichnet, daß die Schäumschicht (2) die Schichtdicke S4 von minimal S2 >/= 0,3 mm besitzt,
  4. 4. Mehrschichtiges Kunststoffrohr nach Anspruch 1) bis 3) dadurch gekennzeichnet, daß die Außenschicht (3) die Schichtdicke S3 von minimal S3 >/= 0,3 mm besitzt,
  5. 5. Mehrschichtiges Kunststoffrohr nach Anspruch 1) bis 4) dadurch gekennzeichnet, daß seine Hauptabmessungen (Di, Da, S = Sl + S2 + S3) und deren Toleranzen der Deutschen Norm DEN 73 378 für den Außendurchmesserbereich Da >/= 4 mm und den Wanddickenbereich S >/= 1 mm entsprechen,
  6. 6. Mehrschichtiges Kunststoffrohr nach Anspruch 1) bis 5) dadurch gekennzeichnet, daß die Formmasse A der Innenschicht (1) aus Polyvinylidenfluorid besteht.
  7. 7. Mehrschichtiges Kunststoffrohr nach Anspruch 1) bis 5) dadurch gekennzeichnet, daß die Formmasse A der Innenschicht (1) aus Polyamid besteht.
    DIVISIOPJ
    Deutsche Tecalemit GmbH
  8. 8. Mehrschichtiges Kunststoffrohr nach Anspruch 1) bis 7) dadurch gekennzeichnet, daß das Formmassengemisch B der Schäumschicht (2) aus polymeren Polyvinylidenfluorid und copolymeren Polymethylmetacrylaten besteht.
  9. 9. Mehrschichtiges Kunststoffrohr nach Anspruch 1) bis 7) dadurch gekennzeichnet, daß das Formmassengemisch B der Schäumschicht (2) aus polymeren Polyamid und copolymeren Polyacrylsäureester!! und deren Abkömmlingen besteht.
  10. 10. Mehrschichtiges Kunststoffrohr nach Anspruch 1) bis 9) dadurch gekennzeichnet, daß die Formmasse C der Außenschicht (3) aus Polyamid besteht.
  11. 11. Mehrschichtiges Kunststoffrohr nach ,Anspruch 1) bis 10) dadurch gekennzeichnet, daß die chemische Formmasse C der Außenschicht (3) einen physikalischen Masseanteil von max. 15 % leitfähigem Ruß enthält.
    DIVISIOIM
    Deutsche Tecalemit GmbH
    16.01.95
  12. 12. Mehrschichtiges Kunststoffrohr nach Anspruch 1) bis 11) dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr in seiner Längserstreckung mindestens einen Bereich mit einer Wellung (4) besitzt.
  13. 13. Mehrschichtiges Kunststoffrohr nach Anspruch 1) bis 10) und 12) dadurch gekennzeichnet, daß die chemische Formmasse A der Innenschicht (1) einen physikalischen Masseanteil von max 15 % leitfähigem Ruß enthält.
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