DE3942354A1

DE3942354A1 - Multilayer reinforced plastic hose for inflammable fluids - has layers contg. foaming agent and flame retardant for safety

Info

Publication number: DE3942354A1
Application number: DE19893942354
Authority: DE
Inventors: Klaus Straszewski; Klaus Krawczewicz; Michael Schieb
Original assignee: Deutsche Tecalemit GmbH
Current assignee: Cooper Standard Automotive Deutschland GmbH
Priority date: 1989-12-21
Filing date: 1989-12-21
Publication date: 1991-06-27
Anticipated expiration: 2009-12-22
Also published as: DE3942354C2

Abstract

A multilayer safety hose of thermoplastic material has an inner tube (1), a fabric reinforcing layer (3) which is attached by an adhesive layer (2) and an outer sleeve (4). The inner tube (1) consists of a liner (5) bonded to an outer layer (6) and at least one of these is made of cross-linked material. The outer sleeve (4) consists of an inner layer (8) contg. a foaming agent which reacts at a higher temp. than the mfg. temp. and an outer layer (9) which contains flame retardant material. At least one of the layers making up the sleeve (4) is of cross-linked material. USE/ADVANTAGE - When used on vehicles which employ H2 as fuel the hose reduces leakage by diffusion and gives improved safety. If the working temp. rises, the foaming agent is activated, provides additional heat insulation and, together with the flame retardant layer, delays access of O2 and a consequent fire.

Description

Die Erfindung betrifft einen mehrschichtigen Sicherheitsschlauch aus thermoplastischen Kunststoffen für brennbare Fluide, insbeson dere Betriebsstoffe für Kraftfahrzeuge, z. B. Wasserstoff, mit einem Flammschutz und einer geringen Durchlässigkeitsrate. Dieser be steht aus einem einheitlichen Innenrohr mit zwei stoffschlüssig verbundenen Schichten, von denen mindestens eine vernetzt ist, einer Haftschicht und einem Geflecht, das mit der Haftschicht kraft- und haftschlüssig verbunden ist, sowie einem Außenmantel, der aus einer inneren und einer äußeren Mantelschicht zusammenge setzt ist, die beide miteinander einheitlich-stoffschlüssig ver bunden sind, wobei eine zusätzlich ein schaumbildendes Treibmit tel und mindestens die andere flammschutzhemmende Stoffe enthält.The invention relates to a multi-layer safety hose made of thermoplastic materials for flammable fluids, in particular fuels for motor vehicles, z. B. hydrogen, with a Flame protection and a low permeability rate. This be consists of a single inner tube with two integral parts connected layers, at least one of which is networked, an adhesive layer and a braid that matches the adhesive layer is non-positively and non-positively connected, as well as an outer jacket, which is composed of an inner and an outer jacket layer is set, the two with each other uniformly cohesively are bound, one of which additionally contains a foaming propellant tel and contains at least the other flame retardant substances.

Als Sicherheitsteile werden im KFZ-Bau generell sicherheitsrele vante Teile oder Komponenten bezeichnet, die besonderen Anforde rungen genügen müssen, in prozeßsicheren Verfahren hergestellt werden und einer verschärften Qualitätskontrolle und -dokumenta tion unterliegen. Dazu gehören bei den heutigen Betriebsstofflei tungen, neben der Impulsfestigkeit und deren Dauerstandsvermögen bei Temperaturwechseln eine ausreichende Standzeit bei Hitze- und Brandeinwirkung, sowie, von anderen Fluiden her bekannt, bei Wasserststoff eine geringe Durchlässigkeitsrate. Safety parts are generally used as safety parts in vehicle construction vante parts or components denotes the special requirements must suffice, manufactured in reliable processes and a tightened quality control and documents tion subject. This includes in today's operating materials in addition to the impulse resistance and its endurance with temperature changes, a sufficient service life in heat and exposure to fire, as well as known from other fluids, a low permeability rate for hydrogen.

Die Durchlässigkeitsrate von Elastomer-Schläuchen ist unbefriedi gend; die von thermoplastischen Kunststoffschläuchen ist verbes serungsbedürftig. Verursacht wird dies im wesentlichen durch die äußerst geringe freie Weglänge der Wasserstoff-Moleküle, selbst wenn diese unter hohem Druck stehen, in Verbindung mit den Materialien, aus denen diese Schläuche gefertigt werden. Andererseits ist bei Kunststoffschläuchen, in denen Betriebsstoffe gefördert werden, die Standzeit bei Hitzeeinwirkung verhältnismäßig gering, und z. B. im Brandfall bei Fahrzeugen unzureichend.The permeability rate of elastomer hoses is unsatisfied gend; that of thermoplastic hoses is verbes in need of maintenance. This is essentially caused by the extremely short free path of the hydrogen molecules themselves when they are under high pressure in connection with the materials, from which these hoses are made. On the other hand, at Plastic hoses in which operating materials are conveyed, the service life when exposed to heat is relatively short, and e.g. B. insufficient in the event of fire in vehicles.

Ausgehend von diesem bekannten Stand der Technik liegt der Erfin dung die Aufgabe zugrunde, die geschilderten Nachteile zu ver meiden und die Sicherheit des Fahrzeugs weiter zu verbessern, indem ein mehrschichtiger Sicherheitsschlauch mit thermoplasti schen Kunststoffen so ausgebildet wird, daß die Durchlässigkeits rate für brennbare Fluide, z. B. für flüssigen Wasserstoff, wesent lich reduziert, die Standzeit bei unmittelbarer Hitzeeinwirkung erhöht wird und gleichzeitig die üblichen Eigenschaften solcher Schläuche, wie gutes Druck-, Wechseltemperatur- und Verschleiß verhalten beibehalten werden.The inventor is based on this known prior art The task is based on ver the disadvantages described avoid and further improve the safety of the vehicle, by using a multilayer safety hose with thermoplastic plastics is designed so that the permeability rate for flammable fluids, e.g. B. for liquid hydrogen, essential reduced, the service life when exposed to direct heat is increased and at the same time the usual properties of such Hoses, such as good pressure, alternating temperature and wear behavior be maintained.

Die Lösung dieser Aufgabenstellung erfolgt mit den Merkmalen des Kennzeichnungsteils von Anspruch 1.This task is solved with the characteristics of Labeling part of claim 1.

Erfindungsgemäß ist das Innenrohr des Sicherheitsschlauches eine thermoplastisch-stoffschlüssige Einheit in Form einer inneren und einer äußeren Schicht. Die eine Schicht verleiht dem Rohr eine gute mechanische Festigkeit, die andere ist so aufgebaut, daß nur eine sehr geringe Durchlässigkeitsrate von Fluiden entsteht. Er reicht wird dies einerseits dadurch, daß der stoffschlüssige Ver bund der beiden Schichten in plastifiziertem Zustand gleichzeitig bei der Strangpressung nach dem Verfahren der Ko-Extrusion erzielt wird; andererseits dadurch, daß durch einen anschließenden Ver netzungsprozeß, der durch ein physikalisches oder chemisches Ver fahren bewirkt wird, die ansich thermoplastische Molekülstruktur z. T. verändert wird und das Material partiell Eigenschaften ver netzter Kunststoffe annimmt. Diese Maßnahmen bewirken eine differen zierte Optimierung der Materialeigenschaften für den vorgesehenen Einsatzfall.According to the invention, the inner tube of the safety hose is a thermoplastic integral unit in the form of an inner one and an outer layer. One layer gives the pipe one good mechanical strength, the other is constructed so that only a very low permeability rate of fluids arises. He this is enough on the one hand that the cohesive Ver bundle of the two layers in the plasticized state simultaneously achieved during extrusion according to the co-extrusion process becomes; on the other hand, that by a subsequent Ver wetting process by a physical or chemical Ver driving is caused, the inherently thermoplastic molecular structure e.g. T. is changed and the material partially ver properties nets plastics. These measures cause a difference graceful optimization of the material properties for the intended Use case.

Die Druckfestigkeit des Schlauches wird wesentlich mitbestimmt durch das Geflecht. Beeinflußt wird die tragende Funktion des Ge flechts durch die Umsetzung der Kräfte vom Außendurchmesser des Innenrohrs über die entsprechende Gestaltung der Haftschicht durch eine Erhöhung der Hafteigenschaft dieser Schicht und durch die Aufbringung einer Vorspannung des Geflechts über die Haft schicht auf das Innenrohr. Weitere Maßnahmen einer Verbesserung der Verbindung vom Innenrohr zum Geflecht können erzielt werden, durchThe pressure resistance of the hose is largely determined through the braid. The load-bearing function of the Ge is influenced braiding through the implementation of forces from the outside diameter of the Inner tube on the appropriate design of the adhesive layer by increasing the adhesive property of this layer and by the application of a tension of the braid over the detention layer on the inner tube. Further measures for improvement the connection from the inner tube to the braid can be achieved by

- A uniform material bond between the outer layer of the inner tube and the adhesive layer and or
- By a hot melt adhesive as an adhesive layer, which the outer Chemically dissolves the layer of the inner tube.

Der Außenmantel bestimmt die Verschleiß-, Flexibilitäts- und Hitzeschutzeigenschaften des Sicherheitsschlauchs; er besteht aus zwei Schichten. Die Ausbildung mindestens einer Schicht aus vernetztem Kunststoff verleiht ihr eine zusätzliche mecha nische und thermische Festigkeit. Die innere Mantelschicht, welche ein schaumbildendes Treibmittel enthält, schäumt erst bei einer erheblich über der Verarbeitungstemperatur liegenden Betriebstemperatur auf. Wenn diese Schicht aufschäumt, führt dies einerseits zu einer besonders guten Wärmedämmung gegenüber den Schichten, die weiter innen liegen, bzw. dem brennbaren Fluid, mit der Folge, daß die hohe Temperatur erst nach einer vergleichsweise langen Einwirkungszeit das Innenrohr und insbe sondere dessen innere Schicht ernsthaft beeinträchtigt. Anderer seits führt das Aufschäumen der hierfür vorgesehenen Schicht dazu, daß die weiter innen liegenden Schichten besonders lange und wirksam gegen Sauerstoffzutritt abgeschlossen werden; es entsteht also ein sehr wirksamer Brandschutz.The outer jacket determines the wear, flexibility and Heat protection properties of the safety hose; it exists of two layers. The formation of at least one shift made of cross-linked plastic gives it an additional mecha niche and thermal strength. The inner cladding layer which contains a foaming propellant only foams at a temperature significantly higher than the processing temperature Operating temperature. When this layer foams, leads this on the one hand compared to a particularly good thermal insulation the layers that lie further inside, or the flammable Fluid, with the result that the high temperature only after a comparatively long exposure time the inner tube and esp especially its inner layer seriously affected. Other on the one hand, the foaming of the layer intended for this leads to that the inner layers are particularly long and be effectively locked against oxygen ingress; it arises a very effective fire protection.

Dieser Schutz wird wesentlich verbessert, wenn die das Treibmittel enthaltende innere Mantelschicht von einer nicht treibmittelhal tigen äußeren Mantelschicht überdeckt wird und mindestens diese flammenschutzhemmende Zusatzstoffe enthält.This protection is significantly improved if the blowing agent containing inner cladding layer from a non-blowing agent term outer cladding layer is covered and at least this contains flame retardant additives.

In der Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch ein Teilstück des Sicher heitsschlauchs (7) dargestellt. Mit (1) ist gesamthaft das Innenrohr bezeichnet; seine beiden Lagen sind die innere Schicht (5) und die äußere Schicht (6). Mit (2) ist die auf dem Außendurchmesser der äußeren Schicht (6) des Innenrohrs (1) aufgetragene Haftschicht bezeichnet. (3) ist gesamthaft das darüberliegende Geflecht, das seinerseits aus einer inneren (10) und äußeren (11) Geflechtslage bestehen kann. (4) ist der Außenmantel des Schlauchs, der seiner seits aus einer inneren (8) und einer äußeren (9) Mantelschicht besteht. In Fig. 1, a longitudinal section through a section of the safety hose ( 7 ) is shown. The inner tube is designated as a whole by ( 1 ); its two layers are the inner layer ( 5 ) and the outer layer ( 6 ). ( 2 ) denotes the adhesive layer applied to the outer diameter of the outer layer ( 6 ) of the inner tube ( 1 ). ( 3 ) is the overall overlying braid, which in turn can consist of an inner ( 10 ) and outer ( 11 ) braid layer. ( 4 ) is the outer jacket of the hose, which in turn consists of an inner ( 8 ) and an outer ( 9 ) jacket layer.

BezugszeichenReference numerals

1 Innenrohr
2 Haftschicht
3 Geflecht
4 Außenmantel
5 innere Schicht
6 äußere Schicht
7 Sicherheitsschlauch
8 innere Mantelschicht
9 äußere Mantelschicht
10 innere Geflechtslage
11 äußere Geflechtslage 1 inner tube
2 adhesive layer
3 braid
4 outer jacket
5 inner layer
6 outer layer
7 safety hose
8 inner cladding layer
9 outer cladding layer
10 inner braid
11 outer braid

Claims

1. Multi-layer safety hose made of thermoplastic materials, in particular fuel line z. B. for hydrogen, consisting of an inner tube, an adhesive layer, a braid and an outer jacket, characterized in that the uniform inner tube ( 1 ) from an inner layer ( 5 ) with a cohesively connected outer layer ( 6 ) is built on, in which at least one layer is cross-linked, this is surrounded by a braid ( 3 ) via a further adhesive layer ( 2 ) in a force-locking and adhesive manner, the uniform outer jacket ( 4 ) comprising an inner jacket layer ( 8 ) with a materially bonded outer jacket Sheath layer ( 9 ) is constructed, in which at least one layer is crosslinked, the inner sheath layer ( 8 ) containing a foam-forming blowing agent, the reaction temperature of which is higher than the processing temperature of the outer sheath ( 4 ) and at least the outer sheath layer ( 9 ) is flame-retardant contains.

2. Safety hose according to claim 1, characterized in that the inner layer ( 5 ) and / or the outer layer ( 6 ) is / are crosslinked by radiation.

3. Safety hose according to claim 1, characterized in that the inner layer ( 5 ) and / or the outer layer ( 6 ) is / are chemically cross-linked.

4. Safety hose according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the inner layer ( 5 ) and / or the outer layer ( 6 ) consists of polyamide.

5. Safety hose according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the inner cladding layer ( 8 ) and / or the outer cladding layer ( 9 ) is / are crosslinked by radiation.

6. Safety hose according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the inner jacket layer ( 8 ) and / or the outer jacket layer ( 9 ) is / are chemically crosslinked.

7. Safety hose according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the inner sheath layer ( 8 ) and / or the outer sheath layer ( 9 ) consists of polyamide.

8. Safety hose according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that the adhesive layer ( 2 ) consists of a thermoplastic.

9. Safety hose according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that the uniform inner tube ( 1 ) integrally with the adhesive layer ( 2 ) is constructed uniformly.

10. Safety hose according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that the adhesive layer ( 2 ) consists of a hot melt adhesive acting on the outer layer ( 6 ) of the thermoplastic inner tube ( 1 ).

11. Safety hose according to one or more of claims 1 to 10, characterized in that the braid ( 3 ) consists of an inner ( 10 ) and an outer ( 11 ) braid layer.

12. Safety hose according to one or more of claims 1 to 11, characterized in that the inner braided layer ( 10 ) and / or the outer braided layer ( 11 ) is / are radiation-crosslinked.

13. Safety hose according to one or more of claims 1 to 11, characterized in that the inner braided layer ( 10 ) and / or the outer braided layer ( 11 ) is / are chemically cross-linked.

14. Safety hose according to one or more of claims 1 to 13, characterized in that the weight ratio of plastic to foaming agent of the inner jacket layer ( 8 ) is 10: 1 or less.