DE60025167T2

DE60025167T2 - Gewelltes harzrohr

Info

Publication number: DE60025167T2
Application number: DE60025167T
Authority: DE
Inventors: Naoki Yoshida; Tetsuo Masatake; Hirozou Uejou
Original assignee: Piolax Inc
Current assignee: Piolax Inc
Priority date: 1999-10-29
Filing date: 2000-10-30
Publication date: 2006-06-29
Anticipated expiration: 2020-10-31
Also published as: US6755217B1; DE60025167D1; EP1156253A4; EP1156253B1; ATE314599T1; WO2001031245A1; EP1156253A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein gewelltes Harzrohr, das bspw. für Kühlwasserschläuche von Automobilen geeignet ist.
Gummischläuche wurden im allgemeinen für Kühlwasserschläuche von Automobilen verwendet, da die Gummischläuche flexibel in eine Form gemäß der Anordnung einer Maschine bzw. eines Motors und eines Kühlers gebogen werden können und die relative Versetzung der Maschine und des Kühlers aufgrund von Vibrationen während der Fahrt der Automobile absorbieren können.
Gummischläuche sind jedoch schwer und schwierig zu handhaben und wenn diese mit Maschinen oder Kühlern verbunden werden, ist es erforderlich, diese mit Schlauchschellen zu befestigen, wobei ein Problem besteht, dass die Funktionseffizienz für eine Installation gering ist.
Auf der anderen Seite waren Kunststoffrohre aus einem thermoplastischen Harz oder dergleichen bekannt. Unter diesen waren welche mit einem gewellten Abschnitt bekannt, wobei der Querschnitt entlang deren axialer Richtung eine wellige und unebene Konfiguration hat.
Ein solches Kunststoffrohr ist vorteilhaft, da es wesentlich leichter als Gummischläuche ist, wobei seine Handhabungseigenschaften ausgezeichnet sind, und da ein harziger Verbinder integral bzw. einstückig bei dem Endabschnitt des Kunststoffrohrs geformt werden kann, durch den das Kunststoffrohr an die Rohrleitung der Maschine oder des Kühlers mit einem Griff angebracht werden kann. Daher ist das Kunststoffrohr angesichts seiner ausgezeichneten Funktionseffizienz bei einer Installation vorteilhaft.
Wenn das Kunststoffrohr mit dem gewellten Abschnitt jedoch als ein Kühlwasserschlauch verwendet wird, gibt es ein Problem, dass das Rohr dazu neigt, sich bei dem gewellten Abschnitt aufgrund des Temperaturanstiegs eines Kühlmittels und des Anwachsens des internen Drucks auszudehnen. Wenn das Rohr sich ausdehnt, wird die Absorption einer Versetzungsvibration als die Funktion, die dem gewellten Abschnitt eigen ist, beeinträchtigt, und das ausgedehnte Rohr kann in Berührung mit anderen Vorrichtungen in einem Maschinenraum kommen und unerwünschte Löcher können entstehen, wodurch keine ausreichende Zuverlässigkeit erreicht werden kann.
Um dieses Problem zu lösen, wurden Rohre mit einem Aufbau, bei dem die Rippen eines gewellten Abschnitts teilweise zusammengeklappt oder benachbarte Rippen eines gewellten Abschnitts teilweise verbunden sind, vorgestellt. Selbst bei einem derartigen Aufbau ist es jedoch unmöglich, wirksam die Ausdehnung des Rohrs zu verhindern, wenn das Rohr als Kühlwasserschlauch oder dergleichen verwendet wurde.
Andererseits wird in der Druckschrift JP-A-7-214690 ein Kühlwasserschlauch mit einer inneren Schicht, einer Haftschicht und einer äußeren Schicht vorgestellt, bei dem die äußere Schicht teilweise aus einem glasfaserverstärkten thermoplastischen Harz gefertigt ist. Dieser Kühlwasserschlauch weist einen gewellten Abschnitt auf, wobei die äußere Schicht dieses gewellten Abschnitts keine Glasfasern enthält und jeder der geraden Rohrabschnitte, der an beiden Seiten des gewellten Abschnitts angeordnet ist, eine äußere Schicht, die aus einem glasfaserverstärkten thermoplastischen Harz gefertigt ist, aufweist.
Bei einem solchen Kühlwasserschlauch ist es jedoch, da der gewellte Abschnitt nur aus einem thermoplastischen Harz gefertigt ist, das keine Glasfasern enthält, wenn die Temperatur eines Kühlmittels und der interne Druck erhöht werden, unmöglich, die Verlängerung bzw. Ausdehnung des Rohrs bei dem gewellten Abschnitt zu verhindern. Außerdem gibt es, da die äußeren Schichten der geraden Rohrabschnitte aus einem thermoplastischen Harz gefertigt sind, das Glasfasern enthält, ein Problem, dass, wenn ein harziger Verbinder oder dergleichen integral mit dem Rohr bei dem Endabschnitt des Rohrs gebildet ist, keine ausreichende Bindungskraft zwischen dem Verbinder und dem Schlauch erhalten werden kann.
Ein Kühlmittelkanal mit Merkmalen ähnlich denjenigen der Druckschrift JP-A-7-214690 ist in der Druckschrift US-A-5560398 (auf der der Oberbegriff des Anspruchs 1 basiert) beschrieben.
Folglich ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein gewelltes Harzrohr mit einem gewellten Abschnitt bereitzustellen, bei dem ein Biegevorgang möglich gemacht ist, eine Vibrationsabsorptionseigenschaft gewährleistet werden kann und gleichzeitig eine Ausdehnung aufgrund von Wärme oder Druck wirksam verhindert werden kann.
Die vorliegende Erfindung stellt ein gewelltes Harzrohr bereit, das in zumindest einem Teil einer axialen Richtung des Rohr einen gewellten Abschnitt mit einem welligen Querschnitt entlang der axialen Richtung und zumindest eine harzige bzw. harzreiche Schicht aus einem thermoplastischen Harz oder einem thermoplastischen Elastomer aufweist, da durch gekennzeichnet, dass der gewellte Abschnitt zumindest eine faserverstärkte Schicht aus einem thermoplastischen Harz oder einem thermoplastischen Elastomer umfasst, die anorganische Fasern aufweist, wobei der Gehalt der anorganischen Fasern in der faserverstärkten Schicht in einem Bereich von 5 bis 20 Gewichtsprozent liegt und die Dicke der faserverstärkten Schicht zwischen 30 und 70% der gesamten Dicke des Rohrs liegt, und dadurch, dass die zumindest eine harzige Schicht keine anorganischen Fasern enthält oder anorganische Fasern in einer Menge enthält, die geringer als die Menge in der faserverstärkten Schicht ist, wobei diese Schichten geschichtet bzw. laminiert sind und zumindest die äußerte Schicht die harzige Schicht ist.
Gemäß der vorstehenden Erfindung wird durch Bereitstellen einer faserverstärkten Schicht als eine innere Schicht, die aus einem thermoplastischen Harz oder einem thermoplastischen Elastomer gefertigt ist, die anorganische Fasern enthält, wenn diese bspw. auf Kühlwasserschläuche angebracht wird, die Flexibilität des gewellten Abschnitts nicht wesentlich beeinträchtigt, wobei die Ausdehnung des gewellten Abschnitts selbst bei hohen Temperaturen und hohen Druckbedingungen verhindert werden kann, und die Aussetzung bzw. Bloßlegung von Faserstrukturen bei der äußersten Oberfläche der äußeren Schicht aufgrund des Vorhandenseins von verstärkten Fasern kann verhindert werden, wodurch das Erscheinungsbild, das Hand- bzw. Berührungsempfinden und die Struktur bzw. das Gewebe verbessert werden können. Außerdem können, da sowohl die faserverstärkte Schicht als auch die harzige Schicht hauptsächlich aus einem thermoplastischen Harz oder einem thermoplastischen Elastomer gefertigt sind, diese durch ein Verfahren hergestellt werden, das für eine Massenproduktion geeignet ist, wie bspw. ein Extrusions- bzw. Strangpressverfahren.
In einer bevorzugten Ausführungsform bildet die faserverstärkte Schicht eine Zwischenschicht und die harzigen Schichten bilden innere und äußere Schichten.
In dieser Ausführungsform sind, da das gewellte Rohr aus drei Schichten besteht, wobei die Zwischenschicht, die durch die faserverstärkte Schicht gebildet ist, zwischen der inneren und äußeren Schicht gelegt ist, die durch die harzigen Schichten gebildet sind, nicht nur die äußerste Oberfläche sondern auch die innerste Oberfläche glatt bzw. gleichmäßig gemacht, wodurch ein Widerstand eines internen Fluids verringert werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform bildet die harzige Schicht eine äußere Schicht und die faserverstärkte Schicht bildet eine innere Schicht.
In dieser Ausführungsform gibt es, da das gewellte Rohr aus zwei Schichten besteht, d.h. die äußere und innere Schicht, einen Vorteil, dass die Produktion einfach gehalten werden kann.
Bei dem gewellten Harzrohr gemäß der Erfindung liegt der Gehalt der anorganischen Fasern in der faserverstärkten Schicht zwischen 5 und 20 Gewichtsprozent. Sowohl ein Verhindern eines Ausdehnens des gewellten Abschnitts als auch eine Flexibilität des Rohrs sind unter hohen Temperatur- und hohen Druckbedingungen möglich, während gleichzeitig die Biegeeigenschaft bzw. das Biegevermögen nicht beeinträchtigt ist.
Bei dem gewellten Harzrohr gemäß der Erfindung liegt die Dicke der faserverstärkten Schicht zwischen 30 und 70% der gesamten Dicke. Eine Ausdehnung des gewellten Abschnitts unter hohen Temperatur- und hohen Druckbedingungen kann wirksam verhindert werden und gleichzeitig werden das Biegevermögen und die Vibrationsabsorption bei dem gewellten Abschnitt nicht beeinträchtigt.
Vorzugsweise ist bei zumindest einem Endabschnitt des gewellten Harzrohrs ein harziger Verbinder integral bzw. einstückig mit dem gewellten Harzrohr gebildet bzw. geformt, indem ein Gatter bzw. Durchgang nahe dem Umfang einer äußersten Schicht bereitgestellt wird, die durch die harzige Schicht und Spritzgießen eines Harzes gebildet ist, für den Verbinder, um ein gewelltes Harzrohr mit dem integral geformten harzigen Verbinder zu bilden.
Auf diese Weise ist es möglich, das gewellte Rohr mit den Rohrleitungen von Maschinen oder Kühlern mit dem harzigen Verbinder mit einem Griff zu verbinden, und durch integrales Formen des harzigen Verbinders mit dem Rohr kann Luftundurchlässigkeit gewährleistet werden. Außerdem ist in dem gewellten Harzrohr der vorliegenden Erfindung, da die äußerste Schicht durch eine harzige Schicht gebildet ist, wenn der harzige Verminder integral geformt ist, eine Haftwirkung zwischen dem Verbinder und dem Rohr ausgezeichnet.
Außerdem bildet, wenn ein Gatter nahe dem Umfang der äußersten Schicht vorgesehen ist, die aus der harzigen Schicht gefertigt ist, und ein Harz für einen Verbinder spritzgegossen ist, die faserverstärkte Schicht, die bei der Innenseite der äußersten Schicht vorgesehen ist, eine Schicht, wobei die anorganischen Fasern, die nicht gegenüber einem thermischen Effekt bei dem Niveau von 300°C empfindlich sind, kompliziert verwickelt, wodurch die Form ohne Verformung gehalten werden kann, und es ist möglich, die Bildung eines teilweise dünnen und schwachen Abschnitts in der Rohrwand zu verhindern.
Vorzugsweise wird das gewellte Harzrohr für einen Kühlwasserschlauch eines Automobils verwendet. Daher kann der Kühlwasserschlauch mit geringem Gewicht gefertigt werden und die Funktions- bzw. Betriebseffizienz für eine Installation kann verbessert werden und gleichzeitig ist es, selbst wenn das interne Kühlmittel eine hohe Temperatur und einen hohen Druck annimmt, möglich, die Ausdehnung und Verformung des Schlauchs zu unterdrücken bzw. zu verhindern.
Vorzugsweise sind die anorganischen Fasern Glasfasern. Durch Verwendung von Glasfasern kann die Ausdehnung des gewellten Abschnitts bei hoher Temperatur und hohen Druckbedingungen wirksam verhindert werden und gleichzeitig ist das Material kostengünstig und daher wirtschaftlich bzw. ökonomisch.
Weiterhin ist als thermoplastisches Harz, das für die innere Schicht verwendet wird, ein thermoplastisches Elastomer des Olefintyps oder ein thermoplastisches Harz bevorzugt. Durch Verwendung dieses Materials kann Flexibilität bei dem gewellten Rohr erreicht werden und gleichzeitig kann eine Lösungsmittelbeständigkeit dem Kühlmittel oder dergleichen, das bspw. Ethylenglykol enthält, vermittelt werden.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun lediglich beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.
1 zeigt eine teilweise ausgeschnittene Seitenansicht, die eine Ausführungsform eines gewellten Harzrohrs der vorliegenden Erfindung wiedergibt.
2 zeigt eine teilweise geschnittene Ansicht, die eine vergrößerte Darstellung von Teil A in 1 wiedergibt.
3 zeigt eine erläuternde Ansicht, die ein Verfahren für den Test einer Last unter Spannung darstellt.
4 zeigt eine erläuternde Ansicht, die ein Verfahren für den Test einer Last beim Biegen darstellt.
5 zeigt einen Graphen, der Ergebnisse des Tests einer Last unter Spannung bei 120°C (Test für Kriechverhalten eines Rohrs) wiedergibt.
6 zeigt einen Graphen, der Ergebnisse einer Last beim Biegen bei 120°C (Test für Flexibilität eines Rohrs) wiedergibt.
7 zeigt eine teilweise geschnittene Ansicht, die eine weitere Ausführungsform des gewellten Harzrohrs der vorliegenden Erfindung wiedergibt.
8 zeigt eine teilweise geschnittene Ansicht einer Form, wenn ein harziger Verbinder integral mit dem gewellten Harzrohr der vorliegenden Erfindung geformt wird.
9 zeigt eine teilweise geschnittene Ansicht, die den Zustand in der Nähe des Gatters bzw. Durchgangs wiedergibt, wenn der harzige Verbinder integral mit dem gewellten Harzrohr spritzgegossen wird, wobei (A) ein Zustand nach Spritzgießen ist, wenn keine faserverstärkte Schicht vorgesehen ist, und (B) ein Zustand nach Spritzgießen ist, wenn eine faserverstärkte Schicht vorgesehen ist.
10 zeigt eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand wiedergibt, wenn ein harziger Verbinder in dem gewellten Harzrohr der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist.
11 zeigt eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand wiedergibt, nachdem ein Kühlmittel durch das gewellte Harzrohr gelangt ist und ein Erwärmen und eine Druckbeaufschlagung durchgeführt werden, wobei (A) ein gewelltes Harzrohr mit einer faserverstärkten Schicht der vorliegenden Erfindung zeigt und (B) ein gewelltes Rohr ohne faserverstärkte Schicht zeigt.
1 und 2 zeigen eine Ausführungsform des gewellten Harzrohrs der vorliegenden Erfindung. 1 zeigt eine teilweise ausgeschnittene Seitenansicht, die ein gewelltes Harzrohr wiedergibt. 2 zeigt eine Querschnittsansicht, wobei Teil A in 1 vergrößert ist.
Das gewellte Rohr 10 besteht aus drei Schichten, d. h. eine Zwischenschicht 11, die aus einem thermoplastischen Harz oder einem thermoplastischen Elastomer gefertigt ist, die anorganische Fasern enthält, eine innere Schicht 12, die mit der inneren Seite der Zwischenschicht 11 verbunden und aus einem thermoplastischen Elastomer oder einem thermoplastischen Harz gefertigt ist, und einer äußeren Schicht 13, die mit der äußeren Seite der Zwischenschicht 11 verbunden und aus einem thermoplastischen Elastomer oder einem thermoplastischen Harz gefertigt ist. Hierbei kann zumindest eine oder beide der inneren Schicht 12 und der äußeren Schicht 13 durch Schichten bzw. Laminieren in einer Mehrzahl von Schichten gebildet sein. Die Zwischenschicht 11 bildet die faserverstärkte Schicht in der vorliegenden Erfindung und die innere Schicht 12 und die äußere Schicht 13 bilden die harzigen Schichten in der vorliegenden Erfindung.
Als die anorganischen Fasern der Zwischenschicht 11 können bspw. Glasfasern, Kohlenstofffasern oder Metallfasern verwendet werden. Glasfasern werden angesichts des wirtschaft lichen Standpunkts oder dergleichen bevorzugt verwendet. Als die anorganischen Fasern können Endlosfasern verwendet werden. Unter Berücksichtigung bspw. der Formbarkeit ist es jedoch bevorzugt, solche zu verwenden, die in eine Größe bei einem Niveau von 1 bis 50 Millimeter geschnitten sind. Als ein Verfahren zum Aufnehmen der anorganischen Fasern in das thermoplastische Harz können verschiedene Verfahren verwendet werden, bspw. ein Verfahren, das Kügelchen bzw. Pellets verwendet, die durch Mischen der anorganischen Fasern und eines pulverförmigen thermoplastischen Harzes gebildet sind, und durch Erwärmen und Kneten der Mischung mit einem Extruder oder dergleichen, und ein Verfahren, das als ein Material ein präimprigniertes Material bzw. Prepreg verwendet, das durch Imprägnieren eines vorläufig geschmolzenen thermoplastischen Harzes in Bündel von anorganischen Fasern erhalten wird und durch Schneiden dieser in eine vorgegebene Länge.
Als das thermoplastische Harz für die Zwischenschicht 11 können thermoplastische Harze, die im allgemeinen für ein faserverstärktes thermoplastisches Harz (FRTP) verwendet werden, bspw. Polypropylen, Polyamid und Polyethylentherephthalat verwendet werden.
Außerdem können, wenn das faserverstärkte thermoplastische Elastomer für die Zwischenschicht 11 verwendet wird, verschiedene thermoplastische Elastomere, wie bspw. ein Styrentyp, ein Olefintyp, ein Vinylchloridtyp, ein Amidtyp und ein Estertyp verwendet werden. Als ein Verfahren zum Aufnehmen dieser, kann ein Verfahren, bei dem ein thermoplastisches Harz, das anorganische Fasern enthält, und ein thermoplastisches Elastomer, das keine anorganischen Fasern enthält, vermischt werden, vorzugsweise verwendet werden.
Außerdem misst der Gehalt an anorganischen Fasern in der Zwischenschicht 11 zwischen 5 und 20 Gewichtsprozent, vorzugsweise zwischen 5 und 15 Gewichtsprozent. Wenn der Gehalt der anorganischen Fasern geringer als 5 Gewichtsprozent ist, kann kein ausreichender Effekt zum Verhindern der Ausdehnung unter hohen Temperatur- und Druckbedingungen erreicht werden. Wenn dieser 20 Gewichtsprozent übersteigt, neigt die Flexibilität des gewellten Rohrs dazu, verringert zu werden, und daher werden die Biegeeigenschaften und Vibrationsabsorption verringert.
Als die innere Schicht 12 und äußere Schicht 13 kann ein thermoplastisches Elastomer oder ein thermoplastisches Harz verwendet werden, wie vorstehend erwähnt ist. Als das thermoplastische Harz in diesem Fall kann bspw. Polypropylen, Polyamid und Polyethylenterephthalat verwendet werden.
Weiterhin können als das thermoplastische Elastomer, verschiedene thermoplastische Elastomere, bspw. ein Styrentyp, ein Olefintyp, ein Vinylchloridtyp, ein Amidtyp und ein Estertyp verwendet werden. Insbesondere ist ein thermoplastisches Elastomer des Olefintyps mit einem Olefintypharz als hartes Segment und ein Gummi des Olefintyps als ein weiches Segment am meisten bevorzugt. Als ein solches thermoplastisches Elastomer kann bspw. "Asahi Kasei TPV" (Handelsname, hergestellt durch Asahi Chemical Industry Co., Ltd.), "Santoprene" (Handelsname, hergestellt durch AES Japan K.K.), "Sumitomo TPE" (Handelsname, hergestellt durch Sumitomo Chemical Co., Ltd.), "Milastomer" (Handelsname, hergestellt durch Mitsui Sekiyu Kagaku Kogyo K.K) und "Oleflex" (Handelsname, hergestellt durch Nippon Polyolefin K.K.) verwendet werden.
Als die innere Schicht 12 kann ein thermoplastisches Elastomer des Olefintyps vorzugsweise verwendet werden, um die Flexibilität dem gewellten Rohr zu vermitteln und gleichzeitig die Lösungsmittelbeständigkeit bspw. gegen ein Kühlmittel, dass z.B. Ethylenglykol enthält, zu vermitteln. Außerdem kann als die äußere Schicht 13 ein thermoplastisches Elastomer des Olefintyps, ein Polyamid oder Polypropylen vorzugsweise eingesetzt werden. Die innere Schicht 12 und die äußere Schicht 13 sind nicht notwendigerweise auf eine Schicht begrenzt, die keine anorganischen Fasern enthält, und können anorganische Fasern enthalten, soweit deren Gehalt niedriger als derjenige der Zwischenschicht 11 ist.
Die Dicke der Zwischenschicht 11 liegt vorzugsweise zwischen 30 und 70% der gesamten Dicke. Wenn die Dicke der Zwischenschicht 11 geringer als 30% der Gesamtdicke ist, kann kein ausreichender Effekt zum Verhindern einer Ausdehnung unter hohen Temperatur- und Druckbedingungen erreicht werden, und wenn diese 70% übersteigt, neigt die Flexibilität des gewellten Rohrs dazu, sich zu verringern, und daher werden die Biegeeigenschaft und Vibrationsabsorption verringert werden.
Die Dicke der inneren Schicht 12 und äußeren Schicht 13 ist nicht besonders begrenzt. Relativ zu der Gesamtdicke liegt die Dicke der inneren Schicht 12 jedoch vorzugsweise zwischen 30 und 50% und die Dicke der äußeren Schicht 13 liegt zwischen 10 und 20%. Es ist bevorzugt, dass die Dicke jeder Schicht geeignet durch den Durchmesser des gewellten Rohrs, die Gesamtdicke oder dergleichen gesteuert ist.
Das gewellte Rohr 10 hat an einem dazwischenliegenden Abschnitt in seiner axialen Richtung einen gewellten Abschnitt 14 mit einem welligen Querschnitt entlang der axialen Richtung. In dieser Ausführungsform hat der gewellte Abschnitt 14 eine Konfiguration von sogenannten Balgen bzw. Falten, wobei im Erscheinungsbild ein ringförmig ausgeweiteter Kammabschnitt 14a und ein sich ringförmig vertiefender Muldenabschnitt 14b sich wechselweise mit einem vorgegebenen Abstand wiederholen. In diesem Fall ist der Abstand P des Kammabschnitts 14a und des Muldenabschnitts 14b vorzugsweise zwischen 0,1 und 0,3 mal dem äußeren Durchmesser des Rohrs und die Höhe h des Kammabschnitts 14a ist vorzugsweise zwischen 0,05 und 0,15 mal dem äußeren Durchmesser des Rohrs.
Der Kammabschnitt 14a und der Muldenabschnitt 14b können in einer Spiralform gebildet sein und können bei einem Teil der umfänglichen Richtung gebildet sein. Insbesondere der gewellte Abschnitt 14 kann derjenige sein, dessen Querschnitt entlang der axialen Richtung eine wellige Konfiguration bei irgendeinem Abschnitt in der axialen Richtung hat, wodurch eine Biegeeigenschaft zu jeder Richtung vermittelt wird. Derjenige mit einer Konfiguration von Balgen, wie in 1 gezeigt ist, ist am bevorzugtesten, da dieser sich frei in jede beliebige Richtung des gesamten Umfangs biegen kann.
Da das gewellte Rohr der vorliegenden Erfindung im wesentlichen aus einem thermoplastischen Elastomer oder einem thermoplastischen Harz gefertigt ist, kann es durch verschiedene Verfahren hergestellt werden, wie bspw. ein Strangpressverfahren oder ein Blasverfahren. Vom Standpunkt der Produktivität aus betrachtet ist jedoch ein Strangpressverfahren insbesonders bevorzugt eingesetzt. Insbesondere kann ein Verfahren verwendet werden, bei dem Harzmaterialien für die innere Schicht 12, die Zwischenschicht 11 und die äußere Schicht 13 zur selben Zeit von jeder der Formen bzw. Pressmatrizen eines Extruders mit drei Schlitzen extrudiert werden, diese werden unmittelbar miteinander verbunden, um ein Rohr mit einem dreischichtigen Aufbau zu bilden, und dieses Rohr wird mit einem Paar von Formen, die eine endlose band- bzw. gurtartige Form haben und das drehbar übertragen wird, gepresst, und die umfängliche Wand des Rohrs wird gegen die inneren Flächen der Formen durch Druck von der Innenseite und/oder Ansaugen von der Außenseite gepresst, um einen gewellten Abschnitt 14 bei zumindest einem Teil in der axialen Richtung zu bilden. Solch ein Formverfahren ist im Detail bspw. in den japanischen Patenten Nr. 287395 und JP-B-62-47699 beschrieben.
Das gewellte Rohr der vorliegenden Erfindung kann bspw. für Kühlwasserschläuche für Automobile sowie für Luftleitungen, Füllerrohre und dergleichen verwendet werden. Dieses gewellte Rohr ist leichter als Gummirohre und durch die Bereitstellung des Verbindungsabschnitts bei dem Endabschnitt kann es einfach installiert werden. Weiterhin ist es durch Bereitstellung des gewellten Abschnitts bei zumindest einem Teil in der axialen Richtung es möglich, eine Biegeneigenschaft und eine Vibrationsabsorption ähnlich wie bei Gummirohren zu vermitteln. Da das gewellte Rohr aus einer Mehrzahl von Schichten und einer Zwischenschicht mit einem thermoplastischen Harz oder einem thermoplastischen Elastomer besteht, das anorganische Fasern enthält, ist es, selbst wenn es unter hohen Temperatur- und Druckbedingungen wie im Falle von Kühlwasserschläuchen verwendet wird, es außerdem möglich, die Ausdehnung des gewellten Abschnitts zu verhindern und eine ausreichende Beständigkeit zu vermitteln.
7 zeigt eine weitere Ausführungsform des gewellten Harzrohrs der vorliegenden Erfindung. Dieses gewellte Harzrohr 30 ist aus zwei Schichten gebildet, einer äußeren Schicht, die aus einem thermoplastischen Elastomer oder einem thermoplastischen Harz gebildet ist, und einer inneren Schicht 32, die aus einem thermoplastischen Harz oder einem thermoplastischen Elastomer hergestellt ist, das anorganische Fasern enthält. Der Rest des Aufbaus ist derselbe wie bei den Ausführungsformen, die in 1 und 2 gezeigt sind. In dieser Ausführungsform ist es auch, da die innere Schicht 32 aus einer faserverstärkten Schicht gefertigt ist, möglich, die Ausdehnung des gewellten Abschnitts unter hohen Temperatur und hohen Druckbedingungen zu verhindern. Zwischen der äußeren Schicht 31 und der inneren Schicht 32 kann eine Haftschicht vorgesehen sein, um die Haftung der beiden Schichten zu verbessern. Außerdem ist die äußere Schicht 31 nicht auf eine Schicht beschränkt, die keine anorganischen Fasern enthält, sondern kann eine Schicht sein, die anorganische Fasern in einer Menge enthält, die geringer ist als diejenige der inneren Schicht 32.
8 zeigt einen Querschnitt einer Form, wenn ein harziger Verbinder integral bei der Herstellung des gewellten Harzrohrs der vorliegenden Erfindung gebildet wird.
Diese Form hat ein Paar von Formkörpern bzw. Düsenplatten 41, 42 und einen Kernkörper 43. Die Düsenplatten 41, 42 können geöffnet und geschlossen werden und ein Hohlraum 48 ist zwischen dem Kernkörper 43 und dem gewellten Harzrohr 30 gebildet. Die Bezugsziffer 44 in 8 zeigt einen Durchgang zum Einspritzen eines thermoplastischen Harzes.
Der Kernkörper 43 hat eine sich verjüngende bzw. zulaufende zylindrische Form, wobei der Durchmesser schrittweise verringert ist. Bei dem Umfang von dessen Vorder- und Endabschnitt ist ein bewegbarer Ring 45 lose angepasst und bei der oberen Endoberfläche des bewegbaren Rings 45 ist eine Fixierplatte 46 angeordnet, in der die Mitte der Fixierplatte 46 an den Kernkörper 43 mit einer Schraube 47 befestigt ist. Die untere Endfläche des bewegbaren Rings 45 ist gegen einen Stufen- bzw. Absatzabschnitt 56 des Kernkörpers 43 mit der Fixierplatte 46 gedrückt.
Der Endabschnitt des gewellten Harzrohrs 30 ist um den Umfang des bewegbaren Rings 45 eingesetzt und in den Hohlraum 48 durch im Durchmesser verringerte Abschnitte 41a, 42a der Düsenkörper 41, 42 eingeführt. Das gewellte Harzrohr 30 ist mit dem bewegbaren Ring 45 und den im Durchmesser verringerten Abschnitten 41a, 42a geklemmt, um den Hohlraum 48 abzudichten. Bei den oberen Eckabschnitten der im Durchmesser verringerten Abschnitte 41a, 42a ist ein zulaufender Abschnitt gebildet, um den Einführvorgang des gewellten Harzrohrs 30 einfach zu gestalten.
In diesem Zustand ist, wenn ein Harzmaterial (ein faserverstärktes thermoplastisches Harz oder dergleichen) zum Bilden eines Verbinders von dem Durchgang eingespritzt wird, das Harzmaterial in den Hohlraum 48 eingefüllt, und ein Verbinder ist integral bei dem Umfang des Endabschnitts des gewellten Harzrohrs 30 geformt.
9 zeigt eine vergrößerte Ansicht, die einen Zustand darstellt, in dem das Harzmaterial von dem Durchgang 44 eingespritzt wird und (A) zeigt einen Fall, der ein gewelltes Harzrohr 50 verwendet, das eine äußere Schicht 51 und eine innere Schicht 52 umfasst, wobei beide Schichten aus einem thermoplastischen Harz gefertigt sind, das keine verstärkten Fasern enthält, und (B) zeigt einen Fall, der ein gewelltes Rohr 30 verwendet, das eine äußere Schicht 31, die aus einem thermoplastischen Harz gefertigt ist, das keine verstärkten Fasern enthält, und eine innere Schicht 32, die aus einem thermoplastischen Harz gefertigt ist, das verstärkte Fasern enthält, umfasst.
Wie in (A) in dieser Darstellung gezeigt ist, kann bei dem gewellten Rohr 50 mit keiner faserverstärkten Schicht das Harz, das von dem Durchgang 44 eingespritzt wird, manchmal im wesentlichen die Wand des gewellten Rohrs 50 verformen, wodurch das Rohr lokal bis zu einem großen Maße geschwächt wird. Im Gegensatz wird, wie in (B) in dieser Darstellung gezeigt ist, bei dem gewellten Rohr 30, bei dem die innere Schicht 32 eine faserverstärkte Schicht ist, selbst wenn das Harz von dem Durchgang 44 eingespritzt wird, die innere Schicht 32 niemals dünn und ihre Konfiguration wird bewahrt. Außerdem ist es, da die Stärke des gewellten Rohrs hauptsächlich von der inneren Schicht abhängt, selbst wenn die äußere Schicht 31 dünn wird, möglich, das gewellte Rohr 30 davor zu bewahren, lokal geschwächt zu werden.
10 zeigt ein gewelltes Harzrohr der vorliegenden Erfindung, bei dem ein Verbinder integral durch das in 9 gezeigte Verfahren geformt ist. Dieses gewellte Harzrohr 60 hat einen gewellten Abschnitt 14 an seinem Zwischenausschnitt und harzige Verbinder 61 sind an beiden Endabschnitten durch integrales Formen gebildet.
Dieses gewellte Rohr 60 kann durch einen Griff nur durch Befestigen des harzigen Verbinders 61 mit dem Rohr einer Maschine oder eines Kühlers verbunden werden, wodurch die Funktionseffizienz beim Installieren merklich verbessert werden kann.
Beispiel 1
Ein gewelltes Harzrohr 10 mit dem Aufbau der 1 und 2 mit einem gewellten Abschnitt 14 bei dem Zwischenabschnitt wurde vorbereitet, vorausgesetzt, dass die innere Schicht 12, die Zwischenschicht 11 und die äußere Schicht 13 wie in der folgenden Tabelle 1 angezeigt gebildet sind und das Rohr einen Durchmesser von 19 mm und eine Länge von 250 mm hatte. Bei dem gewellten Abschnitt 14 war der Abstand P der Kammabschnitte 14a und der Muldenabschnitte 14b 4,5 mm, die Höhe h des Kammabschnitts 14a betrug 2,0 mm und die Länge des gewellten Abschnitts 14 betrug 100 mm.
Die Zwischenschicht 11 wurde durch Vermischen von hundert Gewichtsanteilen von glasfaserverstärktem Polyamid 6 in der Form von Pellets (Glasfasergehalt: 20%, Handelsname: "Amilan CM1046-K4", hergestellt durch Toray Co.) und hundert Gewichtsanteile von Polyamid 6 (Handelsname: "Grilon R47WNZ", hergestellt durch EMS Japan, K.K.) erhalten, so dass der Glasfasergehalt 10 Gewichtsprozent insgesamt beträgt.
Vergleichendes Beispiel 1
Ein gewelltes Rohr wurde auf dieselbe Weise wie bei der Vorbereitung des gewellten Rohrs in Beispiel 1 vorbereitet, vorausgesetzt, dass die Zwischenschicht 11 lediglich durch Verwendung von Polyamid 6 (Handelsname: "Grilon R47WNZ", hergestellt durch EMS Japan, K.K.) ohne Aufnehmen von Glasfasern vorbereitet wurde, wie in Tabelle 1 angezeigt ist.
Tabelle 1
Testbeispiel 1
Bei Verwenden der gewellten Rohre, die in Beispiel 1 und dem vergleichenden Beispiel 2 erhalten werden, wie in 3 gezeigt ist, wurde ein Ende des gewellten Rohrs 10 an einer Halteplatte 21 befestigt, horizontal gehalten, und das gewellte Rohr wurde vertikal gehängt, und dann wurde ein anderes Ende des gewellten Rohrs nach unten mit einer Last von W = 13 kg gezogen und die Änderung der Ausdehnung ε wurde gemessen (Kriecheigenschaften des Rohrs). Der Test wurde bei einer Temperatur von 120°C durchgeführt. Die Ergebnisse der Messung sind in 5 gezeigt. In 5 repräsentiert -∎- die Ergebnisse aus Beispiel 1 und -♦- repräsentiert die Ergebnisse des vergleichenden Beispiels 1.
Wie anhand der Ergebnisse offenkundig ist, hat das gewellte Rohr der vorliegenden Erfindung, das die Glasfasern in der Zwischenschicht 11 enthält, eine stärkere Widerstandsfähigkeit gegen Ausdehnung, selbst unter hohen Temperaturbedingungen, und ist ausreichend haltbar bei der Betriebsumgebung von Kühlwasserschläuchen oder dergleichen in Automobilen.
Testbeispiel 2
Bei Verwenden der gewellten Rohre, die in Beispiel 1 und dem vergleichenden Beispiel 2 erhalten werden, wie in 4 gezeigt ist, wurde ein Ende des gewellten Rohrs 10 an einer Haltplatte befestigt, vertikal gehalten, und eingespannt und dann wurde ein weiteres freies Ende des gewellten Rohrs 10 nach unten mit einer Last von f = 40 g in einer Richtung senkrecht zu der axialen Richtung des Rohrs 10 gebogen und die Änderung der Bewegung ε des freien Endes durch das Biegen wurde gemessen (Flexibilität des Rohrs). Der Test wurde bei einer Temperatur von 120°C durchgeführt.
Die Ergebnisse der Messung sind in 6 angezeigt. In 6 repräsentiert -∎- die Ergebnisse des Beispiels 1 und -♦- repräsentiert die Ergebnisse des vergleichenden Beispiels 1.
Wie anhand der Ergebnisse offensichtlich ist, hat das gewellte Rohr der vorliegenden Erfindung, das die Glasfasern in der Zwischenschicht 11 enthält, eine Biegeeigenschaft nahe zu derjenigen des Rohrs des vergleichenden Beispiels und obwohl die Glasfasern aufgenommen wurden ist die Flexibilität nicht beeinträchtigt.
Testbeispiel 3
An beiden Enden jedes der gewellten Rohre, die in Beispiel 1 und dem vergleichenden Beispiel 1 erhalten werden, wurden harzige Verbinder integral in Übereinstimmung mit dem Verfahren, wie in 9 gezeigt ist, geformt, um gewellte Rohre, wie in 10 gezeigt ist, herzustellen. Ein Kühlmittel wurde in diese gewellten Rohre gefüllt und das Kühlmittel wurde auf 95°C erhitzt und mit Druck von 2 kg/cm² beaufschlagt, und die Bedingungen wurden nach 48 Stunden überwacht.
Die Ergebnisse sind in 1 gezeigt. Das gewellte Rohr aus Beispiel 1 weist bei dem gewellten Abstand 14 keine Verdickung bzw. Anschwellung (?) und keine wesentliche Längenänderung auf, wie in (A) dieser Darstellung gezeigt ist. Andererseits wurde bei dem gewellten Rohr des vergleichenden Beispiels 1 der gewellte Abschnitt 14 verdickt und die Länge im wesentlichen ausgedehnt, wie in (B) dieser Darstellung gezeigt ist.
Beispiel 2
Ein gewelltes Harzrohr 10 mit dem Aufbau aus 7 wurde vorbereitet, wobei die äußere Schicht 31 und die innere Schicht 32 hergestellt wurden, wie in der folgenden Tabelle 2 angezeigt ist, vorausgesetzt, dass der Durchmesser 19 mm betrug und die Länge 250 mm betrug, und der gewellte Abschnitt 14 bei dem Zwischenausschnitt des Rohrs gebildet wurde. In dem gewellten Abschnitt 14 betrug der Abstand P der Kammabschnitte 14a und der Muldenabschnitte 14b 4,5 mm, die Höhe h des Kammabschnitts 14a betrug 2,0 mm und die Länge des gewellten Abschnitts 14 betrug 100 mm.
Bei diesem gewellten Rohr wurden dasselbe Experiment durchgeführt wie in Testbeispiel 3 durchgeführt wurde und als ein Ergebnis wurde kein Anschwellen bei dem gewellten Abschnitt beobachtet und die Gesamtlänge wurde nicht wesentlich geändert, wie (A) in der Darstellung aus Testbeispiel 3.
Tabelle 2
Wie vorstehend erwähnt ist, ist das gewellte Harzrohr der vorliegenden Erfindung leichter als Gummirohre und kann in Rohrleitungen einfach installiert werden. Außerdem ist es durch Bereitstellen eines gewellten Abschnitts bei zumindest einem Abschnitt in der axialen Richtung möglich, die Biegeeigenschaft und Vibrationsabsorption wie bei Gummirohren zu vermitteln. Außerdem umfasst der gewellte Abschnitt zumindest eine faserverstärkte Schicht, die aus einem thermoplastischen Harz oder einem thermoplastischen Elastomer gefertigt ist, was anorganische Fasern enthält und zumindest einer harzigen Schicht, die aus einem thermoplastischen Harz oder einem thermoplastischen Elastomer gefertigt ist, was keine anorganischen Fasern enthält oder anorganische Fasern in einer Menge enthält, die geringer als die Menge in der faserverstärkten Schicht ist, wobei diese Schichten laminiert bzw. geschichtet sind und daher die Ausdehnung des gewellten Abschnitts verhindert werden kann und eine ausreichende Haltbarkeit erhalten werden kann, selbst wenn dieses unter den hohen Temperatur- und hohen Druckbedingungen verwendet wird, bspw. in Kühlwasserschläuchen. Außerdem kann, da das gewellte Rohr im wesentlichen aus einem thermoplastischen Harz oder einem thermoplastischen Elastomer gefertigt ist, es durch ein Verfahren hergestellt werden, das für eine Massenproduktion geeignet ist, wie bspw. ein Strangpressverfahren. Folglich wird das gewellte Harzrohr der vorliegenden Erfindung vorzugsweise für Kühlwasserschläuche von Automobilen oder dergleichen verwendet.

Claims

Gewelltes Harzrohr (10, 30, 60), das in zumindest einem Teil einer axialen Richtung des Rohrs einen gewellten Abschnitt (14) mit einem welligen Querschnitt entlang der axialen Richtung aufweist, wobei der gewellte Abschnitt (14) zumindest eine harzige Schicht (12, 13, 31) aus einem thermoplastischen Harz oder einem thermoplastischen Elastomer umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der gewellte Abschnitt zumindest eine faserverstärkte Schicht (11, 32) aus einem thermoplastischen Harz oder einem thermoplastischen Elastomer umfasst, die anorganische Fasern aufweist, wobei der Gehalt der anorganischen Fasern in der faserverstärkten Schicht in einem Bereich von 5 bis 20 Gewichtsprozent liegt und die Dicke der faserverstärkten Schicht zwischen 30 und 70% der gesamten Dicke des Rohrs liegt, und dadurch, dass die zumindest eine harzige Schicht keine anorganischen Fasern enthält oder anorganische Fasern in einer Menge enthält, die geringer als die Menge in der faserverstärkten Schicht ist, wobei diese Schichten geschichtet sind und zumindest die äußerste Schicht (13, 31) die harzige Schicht ist.
Gewelltes Harzrohr (10, 30, 60) nach Anspruch 1, das zwei harzige Schichten (12, 13) aufweist, wobei die faserverstärkte Schicht (11) eine Zwischenschicht bildet und die harzigen Schichten eine innere (12) und äußere (13) Schicht bildet.
Gewelltes Harzrohr (10, 30, 60) nach Anspruch 1, bei dem die harzige Schicht eine äußere Schicht (31) bildet und die faserverstärkte Schicht die innerste Schicht (32) bildet.
Gewelltes Harzrohr (10, 30, 60) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem zumindest ein Endabschnitt des gewellten Harzrohrs, ein harziger Verbinder (61) integral bzw. einstückig mit dem gewellten Harzrohr geformt ist, indem ein Gatter bzw. ein Einguss (44) nahe dem Umfang der äußersten Schicht (13, 31) bereitgestellt ist, die durch die harzige Schicht gebildet ist, und durch ein Spritzgießen eines Harzes für den Verbinder, um ein gewelltes Harzrohr mit dem integral geformten harzigen Verbinder zu bilden.
Gewelltes Harzrohr (10, 30, 60) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Harzrohr für einen Kühlwasserschlauch eines Automobils verwendet ist.