專利名稱：具有基于聚噁二唑的嵌入的強(qiáng)化物的物品、更具體地是軟管、再次更具體地是增壓充氣軟管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種由聚合物材料制成的物品，該物品具有嵌入的、完全或某種程度由織物材料構(gòu)成的強(qiáng)化物。
背景技術(shù)：
基于復(fù)合材料的這種類型的物品作為舉例是一種軟管形狀的結(jié)構(gòu)，具體地軟管和空氣彈簧氣囊、傳動皮帶、運(yùn)輸帶、以及撓性容器。在這組物品之中，可以特別提及的是軟管，其中這些由一個內(nèi)層和外層以及由嵌入的單或多簾布層強(qiáng)化物，并且還任選地由多個另外的層，例如由一種擴(kuò)散阻擋層來組成。在這一點上，具體參照以下專利文獻(xiàn):DE4232946C2、DE102004051073AU DE102008014988AU EP0567115B1、EP0848794B1、EP0895015B1、EP1396670B1、EP1941150B1、以及 US2009/0236004A1。
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在實際應(yīng)用中，所屬類型的物品使用了不同類型的增強(qiáng)物，這些增強(qiáng)物在必需的使用壽命上可靠經(jīng)受住了與壓力和/或溫度和/或動態(tài)應(yīng)力和/或溶劑相關(guān)的相對應(yīng)的要求。關(guān)于織物強(qiáng)化物可以提及的材料作為舉例是聚酰胺、芳族聚酰胺、以及聚酯。粘合到該聚合物基體，例如到一種尚未固化的橡膠混合物(用于生產(chǎn)基于彈性體或熱塑性彈性體的物品)，或粘合到一種熔融的塑料(用于生產(chǎn)熱塑性物品)的強(qiáng)化物，是在很多種實施方案中實現(xiàn)的，所處的形式例如為纖維、紗線、簾線、以及長絲，或另外所處的形式為片狀結(jié)構(gòu)，這進(jìn)而作為舉例可以是針織的紡織品、非紡織物、織物、或者編結(jié)的紡織品。最終，該強(qiáng)化物通過固化法或者另一種硬化法而粘合到該材料中。具體地說，這些軟管被暴露于涉及不同要求的寬范圍的應(yīng)用中，并且在此使用任何具體增強(qiáng)物的決定總體是在評估適合性和成本之后才做出的。特別是，在增壓內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的空氣進(jìn)氣區(qū)域中使用的軟管上有著嚴(yán)厲的要求(EP1396670B1)，并且因此在這些軟管的強(qiáng)化物上有著嚴(yán)厲的要求。下文中給出了在此相關(guān)聯(lián)的現(xiàn)有技術(shù)的另外的細(xì)節(jié)。增壓發(fā)動機(jī)在市場上受歡迎度不斷地增加，因為這種技術(shù)可以不僅在燃料經(jīng)濟(jì)性上而且還在依照EU標(biāo)準(zhǔn)的排氣品質(zhì)上實現(xiàn)顯著的改進(jìn)。這種技術(shù)原則可以按其最簡單的形式進(jìn)行說明，如下燃燒過程所需的空氣通過一個增壓器進(jìn)行壓縮以便增加氧氣的絕對含量，氧氣構(gòu)成了大氣的僅約21%。然后將該壓縮空氣通過一個增壓空氣冷卻器進(jìn)行冷卻并且然后強(qiáng)制進(jìn)入該燃燒室中。增壓空氣冷卻器的安裝是在該車身上，與發(fā)動機(jī)分離，并且將該增壓空氣冷卻器連接到該系統(tǒng)上的這些增壓充氣軟管因此必須經(jīng)受高壓和熱應(yīng)力。在運(yùn)行條件下，此外，在發(fā)動機(jī)與車身之間的實質(zhì)性動力差異還使它們經(jīng)受一個永久的動態(tài)應(yīng)力，這是由于在所有可能方向上多種多樣的空間偏轉(zhuǎn)。在該實際的增壓空氣系統(tǒng)中發(fā)生的過程不僅是空氣的壓縮和傳輸，而且還是燃料殘余物和潤滑劑混合物在管路中的沉積，并且該聚合物材料在汽車的壽命上必須經(jīng)受這些。原則上，待使用的材料可以是根據(jù)使用條件的要求而變化的，但是確切地對強(qiáng)化物來說，對于高溫與高壓結(jié)合在一起而言迄今為止僅一種限定的選擇是可能的。這種類型的應(yīng)用總體上使用基于間芳族聚酰胺的紗線/捻紗線。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明現(xiàn)在是基于提供所屬類型的物品的目的，具體地說一種軟管，并且具體地說進(jìn)而是一種增壓充氣軟管，這在高溫和高壓下經(jīng)受了高的動態(tài)應(yīng)力并且還具有高的壽命。實現(xiàn)所述目的在于在一種第一強(qiáng)化物變體的情況下，該織物材料專門由聚噁二唑(POD)和/或由一種POD衍生物和/或由一種POD共聚物組成，或者 在一種第二強(qiáng)化物變體的情況下，該織物材料是由POD和/或由一種POD衍生物和/或由一種POD共聚物并且還有由至少一種另外的、不是衍生自上述POD基團(tuán)的織物材料來組成的一種織物材料組合，或者在一種第三強(qiáng)化物變體的情況下，該織物材料包括由POD和/或由一種POD衍生物和/或由一種POD共聚物并且還有由至少一種另外的、不是衍生自一種織物組的材料來組成的一種材料組合。這三種基于POD的強(qiáng)化物變體在下文中參照有利的設(shè)計可能性而更詳細(xì)地進(jìn)行說明。第一強(qiáng)化物變體為了這個強(qiáng)化物變體的目的，使用的是僅POD或僅一種POD衍生物，例如一種磺化的P0D、或者僅一種POD共聚物，或者上述POD組內(nèi)的一種組合。特別的重要性在此是依附于POD的唯一使用。與該P(yáng)OD材料的細(xì)節(jié)，具體地與化學(xué)性質(zhì)相關(guān)聯(lián)，特別提及以下專利文獻(xiàn)US7528217B2、RU2213814C2、以及 RU2213815C2。第二強(qiáng)化物變體在這種強(qiáng)化物變體的情況下，該織物材料是由POD和/或由一種POD衍生物和/或由一種POD共聚物并且還有由至少一種另外的、不是衍生自上述POD組的織物材料來組成的一種材料組合(混雜物)。在此特別的重要性是依附于POD與至少一種其他織物材料的混雜形成。不是從該P(yáng)OD組衍生的另外織物材料可以是一種合成或天然聚合物。具體地說，使用了以下類型的材料聚酰胺(PA)，例如PA6、PA6. 6、PA11、PA12、PA6. 10、PA6. 12，共聚酰胺聚酯(PES)芳族聚酰胺，例如間-芳族聚酰胺(m-芳族聚酰胺)、對-芳族聚酰胺(P-芳族聚酰胺)人造纖維聚對苯二甲酸乙二酯(PET)棉花短黏膠纖維
聚乙烯醇(PVAL)聚乙烯醇縮乙醛(PVA)聚醚醚酮(PEEK)聚2，6-萘二甲酸乙二酯(PEN)聚亞苯基聚苯醚(PPO)聚苯硫醚(PPS)聚苯醚。 上述類型材料的組合也是有可能的。這種類型的混雜物的實例可以是P0D/PAPOD/m-芳族聚酰胺P0D/PPSP0D/PA/PPS。POD和/或POD衍生物和/或POD共聚物在一種織物混雜物系統(tǒng)中的定量比率是按重量計從50%到90%，具體地是按重量計從55%到80%。第三強(qiáng)化物奪體在這種強(qiáng)化物變體的情況下，該織物材料包括由一種POD和/或由一種POD衍生物和/或由一種POD共聚物以及還有由至少一種另外的、不是衍生自織物組的材料來組成的一種材料組合(混雜物)。該另外的、不是衍生自任何織物組的材料具體地可以是金屬纖維碳纖維玻璃纖維玄武巖纖維。上述類型材料的組合也是有可能的。這種類型的混雜物的實例可以是POD纖維/碳纖維。關(guān)于POD和/或該P(yáng)OD衍生物和/或該P(yáng)OD共聚物在這種類型的混雜物系統(tǒng)中的定量比例，參照該第二強(qiáng)化物的變體。以下有利的設(shè)計可能性在該第一和/或第二和/或第三強(qiáng)化物變體的情況下在關(guān)于增強(qiáng)材料的方面也是適用的-該強(qiáng)化物可以已經(jīng)被制備為來促進(jìn)粘附性，例如，通過使用間苯二酚-甲醛膠乳(RFL)的涂覆過程。-該強(qiáng)化物材料是以一種長絲形式存在的。在該長絲形式的方面，可以提及以下變體單絲
長絲紗線從一種聚合物紡成的
彈力斷裂的紗線(stretch-broken yarn)由長絲紗線也產(chǎn)的，
加應(yīng)力到破損點，
長絲在不同長度上破損
簾線
捻線
短纖維由多條長絲紗線生產(chǎn)，
均勻地剁碎到限定的長度，·
然后機(jī)械地紡紗(例如，從30到150 mm)
剁碎的短纖維用不同長度的長絲紗線或者彈力斷裂的紗 線(例如，從I到15 mm)來生產(chǎn)
紙漿大多數(shù)處于纖維捆或纖維束的形式(厚長絲紗線)。當(dāng)一種捻紗線或其他紗線存在時，其線性密度(捻搓)具體地是從1000到12000分特。-該強(qiáng)化物材料采取的形式為片狀結(jié)構(gòu)，其中具體可以提及以下變體紡織品紡織簾布帶狀物針織品鋪設(shè)的粗麻布(laid scrim)編結(jié)的紡織品非紡織物租平行排列的長絲。該物品的聚合物材料具體地具有彈性特性，并且在此方面，具體地使用了以下兩種聚合物變體-聚合物變體A該聚合物材料是一種基于固化橡膠混合物的彈性材料，它包括一種未共混的橡膠組分或者一種橡膠組分共混物以及多種常規(guī)的混合物成分?？梢蕴岬降木唧w的橡膠組分是乙烯-丙烯共聚物(EPM)乙烯-丙烯-二烯烴共聚物(EPDM)丁腈橡膠(NBR)(部分地)氫化的丁腈橡膠(HNBR)
氟橡膠(FKM)氯丁二烯橡膠(CR)天然橡膠(NR)
苯乙烯-丁二烯橡膠(SBR)異戊二烯橡膠(IR)丁基橡膠(I IR)溴代丁基橡膠(BIIR)氯代丁基橡膠(CIIR)丁二烯橡膠(BR)氯化聚乙烯(CM)氯磺化聚乙烯(CSM)聚環(huán)氧氯丙烷(ECO)乙烯-乙酸乙烯酯橡膠(EVA)丙烯酸酯橡膠(ACM)乙烯-丙烯酸酯橡膠(AEM)硅橡膠(MQ、VMQ、PVMQ,FVMQ ；DE102006058470A1)氟化甲基硅酮橡膠(MFQ)全氟化丙烯橡膠(FFPM)全氟化碳橡膠(FFKM)聚氨酯(PU)。還有可能使用一種共混物，特別是結(jié)合上述類型的橡膠之一，實例是一種NR/BR共混物。特別重要的是依附于EPM、EPDM、CR、NR、NBR、HNBR、CM、CSM、FKM、ACM、AEM、或硅橡膠。常規(guī)的混合物成分包括至少一種交聯(lián)劑或一種交聯(lián)劑系統(tǒng)(交聯(lián)劑和促進(jìn)劑)。另外的混合物成分還主要是一種填充劑和/或一種加工助劑、和/或一種增塑劑、和/或一種抗氧化劑、以及還有可任選的另外的附加的材料(例如，顏色顏料)。在此方面，參照橡膠混合物技術(shù)的通用技術(shù)。-聚合物變體B該聚合物材料是一種熱塑性固化橡膠(熱塑性彈性體，縮寫為TPE)，包括至少一種熱塑性組分、至少一種橡膠組分，它已經(jīng)至少部分地被交聯(lián)了，以及還有常規(guī)的混合物成分。這些優(yōu)選的熱塑性組分是聚烯烴，具體地是聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)聚苯乙烯聚酰胺(PA)，例如PA6 或 PA6. 6聚酯(PES)?？梢蕴峒暗木唧w的橡膠組分是EPM、EPDM、SBR、CR、NR、NBR, FKM、ACM、或AEM，這些具體地并沒有與任何另外的橡膠組分進(jìn)行共混。
關(guān)于常規(guī)的混合物成分，參見關(guān)于聚合物變體A的混合物技術(shù)，特別是參見特許公開的說明書DE10004632A1的傳授內(nèi)容。這兩種聚合物變體A和B對于軟管而言是特別重要的。在以下物品中具體地使用了更詳細(xì)說明的三種強(qiáng)化物變體中新穎的強(qiáng)化物-軟管在軟管中，強(qiáng)化物已經(jīng)幾乎完全嵌入在一種聚合物材料中，具體地是在聚合物變體A或B的情況下，并且確切是通過形成一個內(nèi)層和外層以及還有任選地一個或多個中間層。該強(qiáng)化物具體采取了長絲形式，例如，簾線或捻線的形式。這些線在該軟管的縱向方向上以一定的角度，例如54度、并且確切是通過形成一個交叉鋪設(shè)安排而延伸(run)。在增壓充氣軟管的背景下更詳細(xì)說明的這種拉環(huán)針織(drawn-loop-knitted)的結(jié)構(gòu)也是重要的。在一些軟管中，例如在化學(xué)品軟管中，有可能的是不僅使用如在三種強(qiáng)化物變體 之一的情況下的強(qiáng)化物而且還使用由鋼制成的并且大對數(shù)是在另外的中間層的區(qū)域中延伸的螺旋強(qiáng)化物(DE102008014988A1，US2009/0236004A1 )。還有可能使用一種另外的處于箔形式的襯里，例如PA箔或者PTFE箔(DE102008014988A1)。軟管具有寬范圍的應(yīng)用。在此可以提及的實例是水軟管、高壓供應(yīng)軟管、壓縮空氣軟管、壓縮機(jī)軟管、氣焊用軟管、萬用可燃?xì)怏w軟管、氮氣軟管、丙烷氣體軟管、冷卻劑軟管、滅火器軟管、燃料軟管、化學(xué)工業(yè)用軟管、藥物行業(yè)用軟管、食品行業(yè)用軟管、蒸汽軟管、混凝土和砂漿運(yùn)輸軟管、挖泥機(jī)軟管、浮式軟管、以及車輛軟管?？梢蕴峒暗囊环N特殊的車輛軟管是增壓充氣軟管。-空氣彈簧氣囊和補(bǔ)償器空氣彈簧氣囊和補(bǔ)償器不僅使用了交叉鋪設(shè)的概念，這可以在軟管中找到，而且還使用了一種軸向安排的增強(qiáng)長絲，確切是在汽車振動控制技術(shù)中、以及還有在扭轉(zhuǎn)補(bǔ)償器中的軸向氣囊中。這種強(qiáng)化物已經(jīng)幾乎完全嵌入在一種聚合物材料中，具體地是在聚合物變體A的情況下，并且確切是同樣地通過形成一個內(nèi)層和外層以及還有任選地一個或多個中間層。-傳動皮帶傳動皮帶(并且在此可以提及的是扁平帶、V形帶、V形帶肋的帶、以及帶齒的帶)使用了張力-構(gòu)件系統(tǒng)，這些系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)方向上是長絲并且具體地采取了簾線的形式，這些是完全嵌入在一種聚合物材料中的，具體地如在聚合物變體A的情況下，并且確切是一個帶背襯形成為一個外簾布層以及一個帶有力傳輸區(qū)域的結(jié)構(gòu)。該力傳輸區(qū)域在此幾乎具有一個另外的織物覆蓋物(紡織品，針織的紡織品)用于免受磨損的磨損保護(hù)。嵌入所述織物覆蓋物而形成一個表面。該織物覆蓋物還可以具有一個由聚合物材料(例如，PTFE)制成的表面涂層用于耐油。傳動皮帶可以使用該強(qiáng)化物(如在這三種強(qiáng)化物變體之一中)不僅用于張力構(gòu)件而且還用于織物覆蓋物。然而，由于迄今為止在傳動皮帶領(lǐng)域中進(jìn)行的廣泛而成功的開發(fā)工作，因而對于使用新穎設(shè)計的織物覆蓋物不存在需要。-運(yùn)輸帶在織物運(yùn)輸帶中，經(jīng)紗線和緯紗線形成一種完全嵌入在聚合物材料中的紡織品，具體地如在聚合物變體A的情況下，并且確切是在該承載的一側(cè)上并且在運(yùn)轉(zhuǎn)的一側(cè)上形成了一個外部層。-多層薄片在多層薄片中，例如用于飲用水容器，保護(hù)性服裝、以及車輛中的連接器氣囊，經(jīng)線和緯線形成了一種紡織品。這種紡織品可以完全嵌入到一種聚合物材料中，具體地如在聚合物變體A和B的情況下。一些應(yīng)用，例如保護(hù)性服裝，同樣使用了單側(cè)的嵌入以便形成表面。該新穎的強(qiáng)化物，如在該第一、第二、或第三強(qiáng)化物變體的情況下，具體地用于軟管并且進(jìn)而具體地用于增壓充氣軟管。


本發(fā)明現(xiàn)在通過使用多個實施方案參照簡圖來進(jìn)行解釋，在這些簡圖中圖I顯示了具有嵌入織物強(qiáng)化物的軟管；圖2顯示了一種捻線。附圖標(biāo)記說明I 軟管2內(nèi)層(襯里)3強(qiáng)化物4外層(覆蓋層，外部層)5 捻線6 第一線7第一織物材料8 第二線9第二織物材料
具體實施例方式基于增壓充氣軟管的對比實驗現(xiàn)在將用于展示新穎的強(qiáng)化物的重要性，并且確切是更詳細(xì)地研究了該第一強(qiáng)化物變體。這些相關(guān)的試驗結(jié)果包含在下表I和2中，并且確切是與以下各項相關(guān)-使用以下測試指標(biāo)來將由POD紗線和間芳族聚酰胺紗線制成的強(qiáng)化物進(jìn)行對比伸長率、線圈強(qiáng)度、斷裂伸長率、以及最大工作溫度(表1)，以及還有-在控制的溫度和濕度條件下大氣老化24小時(表2)之后將由POD紗線和間芳族聚酰胺紗線制成的強(qiáng)化物的殘余強(qiáng)度(以％計)進(jìn)行對比(表2)。在此在內(nèi)層與外層之間嵌入的強(qiáng)化物在各自的情況下采取了拉環(huán)紡織品的形式。魁
權(quán)利要求
1.一種由聚合物材料制成的物品，該物品具有嵌入的、完全或某種程度由織物材料構(gòu)成的強(qiáng)化物，其特征在于 -在一種第一強(qiáng)化物變體的情況下，該織物材料唯一地由聚噁二唑(POD)和/或由一種POD衍生物和/或由一種POD共聚物組成，或者 -在一種第二強(qiáng)化物變體的情況下，該織物材料是由POD和/或由一種POD衍生物和/或由一種POD共聚物并且還有由至少一種另外的、不是衍生自上述POD組的織物材料來組成的一種織物材料組合，或者 -在一種第三強(qiáng)化物變體的情況下，該織物材料包括由POD和/或由一種POD衍生物和/或由一種POD共聚物并且還有由至少一種另外的、不是衍生自一種織物組的材料來組成的一種材料組合。
2.如權(quán)利要求I所述的物品，其特征在于，在該第一強(qiáng)化物變體中，該織物材料唯一地由POD構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求I所述的物品，其特征在于，在該第二強(qiáng)化物變體中，該織物材料由POD并且還有由至少一種另外的、不是衍生自該P(yáng)OD組的織物材料來組成的一種織物材料組八口 ο
4.如權(quán)利要求I所述的物品，其特征在于，在該第三強(qiáng)化物變體中，該織物材料包括由POD并且還有由至少一種另外的、不是衍生自一種織物組的材料來組成的一種材料組合。
5.如權(quán)利要求I或3所述的物品，其特征在于，在該第二強(qiáng)化物變體中，該另外的、不是衍生自該P(yáng)OD組的織物材料的組成為聚酰胺(PA)、聚酯(PES)、芳族聚酰胺、人造纖維、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、棉花、短黏膠纖維、聚乙烯醇(PVAL)、聚乙烯醇縮乙醛(PVA)、聚醚醚酮(PEEK)、聚2，6-萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚亞苯基、聚苯醚(ΡΡ0)、聚苯硫醚(PPS)、或聚苯醚、或者組成為上述類型材料的一種組合。
6.如權(quán)利要求I或4所述的物品，其特征在于，在該第三強(qiáng)化物變體中，該另外的、不是衍生自該織物組的織物材料的組成為金屬纖維、碳纖維、玻璃纖維、或玄武巖纖維，或者組成為上述類型材料的一種組合。
7.如權(quán)利要求I和3到6中的任一項所述的物品，其特征在于，在該第二/第三強(qiáng)化物變體中，該P(yáng)OD和/或該P(yáng)OD衍生物和/或該P(yáng)OD共聚物的定量比是按重量計從50%到90%。
8.如權(quán)利要求I到7中的任一項所述的物品，其特征在于，在該第一和/或第二和/或第三強(qiáng)化物變體中，該強(qiáng)化物材料已經(jīng)被制備為促進(jìn)粘附。
9.如權(quán)利要求I到8中的任一項所述的物品，其特征在于，在該第一和/或第二和/或第三強(qiáng)化物變體中，該強(qiáng)化物材料是以一種長絲形式存在的。
10.如權(quán)利要求9所述的物品，其特征在于，該長絲形式是單絲、長絲紗線、彈力斷裂的紗線、簾線、或者捻線(5)，或者已經(jīng)由短纖維、由短的剁碎的纖維、或者由紙漿形成。
11.如權(quán)利要求10所述的物品，其特征在于，當(dāng)一種捻的或者其他紗線存在時，其線密度是從1000到12000分特。
12.如權(quán)利要求I到11中的任一項所述的物品，其特征在于，在該第一和/或第二和/或第三強(qiáng)化物變體中，該強(qiáng)化物材料采用了片狀結(jié)構(gòu)的形式。
13.如權(quán)利要求12所述的物品，其特征在于，該片狀結(jié)構(gòu)是紡織品、紡織簾布、帶狀物、針織品、鋪設(shè)的粗麻布、編結(jié)的紡織品、非紡織物、或氈，或者已經(jīng)由平行排列的長絲形成。
14.如權(quán)利要求I到13中的任一項所述的物品，其特征在于，這是軟管(I)、空氣彈簧氣囊、補(bǔ)償器、傳動皮帶、運(yùn)輸帶、或者多層薄片。
15.如權(quán)利要求14所述的物品，其特征在于，這是一種用于壓力和/或動態(tài)應(yīng)力和/或熱應(yīng)力的軟管。
16.如權(quán)利要求15所述的物品，其特征在于，這是一種增壓充氣軟管。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種由聚合物材料構(gòu)成的物品，尤其是具有彈性的物品，該物品已經(jīng)配備有一種嵌入的、全部或部分由一種織物材料組成的強(qiáng)化物，其特征在于，在一個第一強(qiáng)化物變體中，該織物材料唯一地由聚合噁二唑(POD)和/或一種POD衍生物和/或一種POD共聚物組成，或者在一個第二強(qiáng)化物變體中，該織物材料是一種由POD和/或一種POD衍生物和/或一種POD共聚物和至少一種另外的、不是上述POD組的一部分的織物材料來組成的一種織物材料組合，或者在一個第三強(qiáng)化物變體中，該織物材料包括由POD和/或一種POD衍生物和/或一種POD共聚物和至少一種另外的、不是任何織物組的織物材料來組成的一種材料組合。該物品更具體地說是軟管1，再次更具體地說是一種增壓充氣軟管，其組成為一個內(nèi)層2和一個聚合物材料的外層4以及一個嵌入的強(qiáng)化物3，例如處于POD編織物的形式。
文檔編號C08J5/04GK102971364SQ201180033406
公開日2013年3月13日 申請日期2011年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月1日
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