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DE102016209005A1 - Mehrschichtiger flexibler Schlauch - Google Patents

Mehrschichtiger flexibler Schlauch Download PDF

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DE102016209005A1
DE102016209005A1 DE102016209005.4A DE102016209005A DE102016209005A1 DE 102016209005 A1 DE102016209005 A1 DE 102016209005A1 DE 102016209005 A DE102016209005 A DE 102016209005A DE 102016209005 A1 DE102016209005 A1 DE 102016209005A1
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Erika Witt
Lars Döring
Harald Koch
Frank Jungrichter
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ContiTech Schlauch GmbH
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ContiTech Schlauch GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen mehrschichtigen flexiblen Schlauch, insbesondere einen mehrschichtigen flexiblen Bremsschlauch. Um eine gleichmäßige Volumenzunahme über den gesamten Druckbereich von 0 bis 200 bar und über den gesamten Temperaturbereich von –40 °C bis 160°C zu gewährleisten, weist der Schlauch folgenden Schichtenaufbau auf: – eine einlagige oder mehrlagige Außenschicht auf Basis wenigstens eines Elastomers; – eine erste einlagige oder mehrlagige textile Festigkeitsträgerschicht aus Polyvinylalkohol und / oder Rayon; – eine zweite einlagige oder mehrlagige textile Festigkeitsträgerschicht aus Aramid; – eine einlagige oder mehrlagige Innenschicht auf Basis wenigstens eines Elastomers.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen mehrschichtigen flexiblen Schlauch, insbesondere einen mehrschichtigen flexiblen Bremsschlauch.
  • Bremsschläuche werden in Bremsanlagen von Kraftfahrzeugen eingesetzt, um über das Bremspedal eine statische Bremsflüssigkeitssäule zu erzeugen, die den Druck verlustfrei auf die Radbremszylinder weiterleiten soll. Die Weitergabe der aufgewendeten Fußkraft erfolgt in den Bremsschläuchen bzw. Bremsleitungen reibungslos und verlustfrei. Bei der Überbrückung vom Fahrzeugboden zu den Rädern, d.h. den Bremszylindern, sind flexible Übergänge nötig, um einen Ausgleich zwischen Ein- und Ausfedern zu schaffen. Hierzu werden in der Regel flexible Bremsschläuche, die wenigstens eine Schicht auf Kautschukbasis haben, verbaut. Gegenüber starren Bremsleitungen sind sie dehnbar und verändern diese Eigenschaft mit wechselnden Temperaturbedingungen. Die Volumenänderung in den flexiblen Bremsschläuchen wird über den Pedalweg ausgeglichen, was einen sich ständig verändernden Druckpunkt zur Folge hat. Flexible Bremsschläuche und auch starre Bremsleitungen sind bspw. aus DE10108846A1 , DE3513267A1 , DE2522288A1 , DE69905525T2 und DE10244741A1 bereits bekannt.
  • Problematisch bei flexiblen Bremsschläuchen ist es, dass sich die Volumenerhöhung bei diesen Schläuchen negativ auf den Druckpunkt ausübt. Des Weiteren diffundiert Luftfeuchtigkeit durch überalterte Bremsschläuche, was zu einer Verbindung mit der hygroskopischen Bremsflüssigkeit führt. Die daraus resultierende Dampfblasenbildung bei heißen Bremsen verändert den Druckpunkt und führt zu einem langen Pedalweg, was im Grenzfall zum Ausfall der Bremsanlage führen kann, wenn kein Druckpunkt mehr aufgebaut wird.
  • Zukünftig werden insbesondere für das autonome Fahren Bremssysteme benötigt, die ein Bremssystem benötigen, bei dem der Bremsschlauch deutlich sensitiver auf das Verhältnis zwischen Druck, Temperatur und Volumen reagiert. Derzeit besitzen herkömmliche Bremsschläuche im unteren Druckbereich eine andere Volumenzunahme als im höheren Druckbereich. Dies gilt auch bei verschiedenen Temperaturbereichen.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, einen mehrschichtigen flexiblen Schlauch, insbesondere einen mehrschichtigen flexiblen Bremsschlauch, bereitzustellen, der sich durch eine gleichmäßige Volumenzunahme über den gesamten Druckbereich von 0 bis 200 bar und über den gesamten Temperaturbereich von –40 °C bis 160°C auszeichnet.
  • Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, dass der mehrschichtige flexible Schlauch wenigstens folgenden Schichtenaufbau aufweist:
    • – eine einlagige oder mehrlagige Außenschicht auf Basis wenigstens eines Elastomers;
    • – eine erste einlagige oder mehrlagige textile Festigkeitsträgerschicht aus Polyvinylalkohol und / oder Rayon;
    • – eine zweite einlagige oder mehrlagige textile Festigkeitsträgerschicht aus Aramid;
    • – eine einlagige oder mehrlagige Innenschicht auf Basis wenigstens eines Elastomers.
  • Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass durch einen derartigen Schlauchaufbau ein geringerer Pedalweg ermöglicht wird und somit die Bremse besser angesprochen werden kann. Als Folge kann das Volumen der Bremsflüssigkeit im Fahrzeug reduziert werden. Gleichzeitig kann der Schlauch in einem größeren Temperaturbereich eingesetzt werden, wodurch ggf. zusätzliche Bauteile im Fahrzeug zur Kühlung entfallen können.
  • Die Außenschicht und die Innenschicht können hinsichtlich ihrer quantitativen und / oder qualitativen Zusammensetzung gleich oder verschieden voneinander sein. Zur Erzielung der höchst möglichen Flexibilität sind beide Schichten auf der Basis wenigstens eines Elastomers und weiterer Mischungsingredienzien aufgebaut. Bei dem Elastomer kann es sich um Kautschuke und / oder um thermoplastische Elastomere handeln, die alleine oder in Kombination verwendet werden können. Als Kautschukkomponenten sind insbesondere zu nennen: Ethylen-Propylen-Mischpolymerisat (EPM), Ethylen-Propylen-Dien-Mischpolymerisat (EPDM), Nitrilkautschuk (NBR), (teil)hydrierter Nitrilkautschuk (HNBR), Fluor-Kautschuk (FPM bzw. FKM), Chloropren-Kautschuk (CR), Naturkautschuk (NR), Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), Isopren-Kautschuk (IR), Butylkautschuk (IIR), Brombutylkautschuk (BIIR), Chlorbutylkautschuk (CIIR), Butadien-Kautschuk (BR), Chloriertes Polyethylen (CM), Chlorsulfoniertes Polyethylen (CSM), Polyepichlorhydrin (ECO), Ethylen-Vinylacetat-Kautschuk (EVA), Acrylat-Kautschuk (ACM), Siliconkautschuk (MVQ), Fluorierter Methylsilikonkautschuk (MFQ), Perfluorkautschuk (FFPM oder FFKM), Polyurethan (PU). Von besonderer Bedeutung sind EPM bzw. EPDM, da diese eine besonders gute Beständigkeit gegenüber der Bremsflüssigkeit besitzen.
  • Die Mischungsingredienzien umfassen wenigstens einen Vernetzer oder ein Vernetzersystem (Vernetzungsmittel und Beschleuniger). Weitere Mischungsingredienzien sind zumeist noch ein Füllstoff und/oder ein Verarbeitungshilfsmittel und/oder ein Weichmacher und/oder ein Alterungsschutzmittel sowie gegebenenfalls weitere Zusatzstoffe (z.B. Fasern, Farbpigmente). Auch hier wird diesbezüglich auf den allgemeinen Stand der Kautschukmischungstechnologie verwiesen.
  • Erfindungswesentlich ist es, dass der Schlauch eine erste einlagige oder mehrlagige textile Festigkeitsträgerschicht aus Polyvinylalkohol und / oder Rayon und eine zweite einlagige oder mehrlagige textile Festigkeitsträgerschicht aus Aramid enthält. Diese Kombinationen ermöglichen erst die gleichmäßige Volumenzunahme über den gesamten Druck- und Temperaturbereich, wobei insbesondere die Festigkeitsträgerschicht aus Aramid die verbesserte Temperaturbeständigkeit ermöglicht. Als Aramid können hierbei m-Aramid und p-Aramid alleine oder in Kombination verwendet werden. Bevorzugt ist die Verwendung von p-Aramid, da p-Aramid sich hinsichtlich der Volumenzunahme als stabiler erweist. Als Rayon, häufig auch Reyon geschrieben, werden seidig glänzende Chemiefasern aus regenerierter Cellulose oder aus Celluloseestern bezeichnet. Für die vorliegende Erfindung sind alle der fachkundigen Person bekannten Rayonfasern verwendbar. Rayon und Polyvinylakohol können hierbei jeweils alleine oder in Kombination, z. Bsp. als Hybridgewebe oder Hybridgestrick oder Hybridgeflecht, eingesetzt werden.
  • Die Festigkeitsträgerschichten liegen jeweils zumeist als einlagige oder mehrlagige Festigkeitsträgerschicht vor und können als Filz, Vlies, Gewebe, Geflecht, Gewirk oder Gestrick, Gelege ausgebildet sein. Es ist auch möglich, dass die Festigkeitsträgerschichten jeweils aus Komponenten aus Filz, Vlies, Gewebe, Geflecht, Gewirk oder Gestrick, Gelege ausgebildet ist. Die Festigkeitsträgerschichten können durch Flechten, spiralförmiges Wickeln, Stricken, Wirken oder schraubenförmiges Wirken von Garn oder durch Gewebeeinlagen gebildet werden. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform liegt die erste einlagige oder mehrlagige textile Festigkeitsträgerschicht aus Polyvinylalkohol und / oder Rayon in Form eines einlagigen Geflechts vor. Das Geflecht wird hierbei bevorzugt aus 16 bis 25 Spulen gebildet. Der dtex-Wert liegt bevorzugt zwischen 1000 und 2000 dtex, besonders bevorzugt zwischen 1200 und 1500 dtex, mit Drehungszahlen zwischen 30 und 200. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform liegt die zweite einlagige oder mehrlagige textile Festigkeitsträgerschicht aus Aramid in Form eines einlagigen Geflechts vor. Das Geflecht wird hierbei bevorzugt aus 16 bis 25 Spulen gebildet. Der dtex-Wert liegt bevorzugt zwischen 1000 und 1700 dtex, besonders bevorzugt zwischen 1000 und 1200 dtex, mit Drehungszahlen zwischen 30 und 200. Die dtex-Werte der ersten und zweiten Festigkeitsträgerschicht sind bevorzugt verschieden voneinander.
  • Vorteilhaft ist es, wenn die einzelnen Schichten des Schlauches einen Haftverbund bilden. Hierzu kann gegebenenfalls auch auf chemische Hilfsmittel, wie bspw. der Einsatz eines Haftvermittlers oder eines Ätzmittels zum Anätzen, oder auch physikalische Möglichkeiten, wie bspw. Strahlenbehandlung, etc. zurückgegriffen werden. Als Haftvermittler können beispielsweise Kautschuklösungen, insbesondere auf der Basis der bereits für die Innenschicht bzw. Außenschicht genannten Kautschuke dienen. Diese Haftvermittler werden bevorzugt direkt auf die jeweilige Festigkeitsträgerschicht aufgebracht. Der Schlauch kann desweiteren zusätzlich noch wenigstens eine weitere Zwischenschicht, bevorzugt auf der Basis wenigstens eines Kautschuks enthalten.
  • Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf eine schematische Zeichnung erläutert.
  • 1 zeigt einen schematischen erfindungsgemäßen Schlauchaufbau, bei dem sich zwischen der ersten und zweiten Festigkeitsträgerschicht noch eine zusätzliche Zwischenschicht befindet
  • Bezugszeichenliste
    • 01
    Innenschicht
    02
    Zwischenschicht
    03
    zweite textile Festigkeitsträgerschicht aus Aramid
    04
    Außenschicht
    05
    erste textile Festigkeitsträgerschicht aus Polyvinylalkohol und / oder Rayon
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 10108846 A1 [0002]
    • DE 3513267 A1 [0002]
    • DE 2522288 A1 [0002]
    • DE 69905525 T2 [0002]
    • DE 10244741 A1 [0002]

Claims (5)

  1. Mehrschichtiger flexibler Schlauch, dadurch gekennzeichnet, dass er wenigstens folgenden Schichtenaufbau aufweist: – eine einlagige oder mehrlagige Außenschicht auf Basis wenigstens eines Elastomers; – eine erste einlagige oder mehrlagige textile Festigkeitsträgerschicht aus Polyvinylalkohol und / oder Rayon; – eine zweite einlagige oder mehrlagige textile Festigkeitsträgerschicht aus Aramid; – eine einlagige oder mehrlagige Innenschicht auf Basis wenigstens eines Elastomers.
  2. Mehrschichtiger flexibler Schlauch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenschicht auf Basis wenigstens eines EPM- oder EPDM-Kautschuks ist.
  3. Mehrschichtiger flexibler Schlauch nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenschicht auf Basis wenigstens eines EPM- oder EPDM-Kautschuks ist.
  4. Mehrschichtiger flexibler Schlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite einlagige oder mehrlagige textile Festigkeitsträgerschicht aus p-Aramid besteht.
  5. Mehrschichtiger flexibler Schlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass er ein Bremsschlauch ist.
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