專利名稱：多層塑料管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多層塑料管，特別地多層汽車管線。汽車管線是在機動車輛中安裝的管線。例如，它們主要是燃料管線或用于制動液的管線。術(shù)語“塑料管”也包括軟管和/或軟管線。在本發(fā)明的上下文中，術(shù)語“多層塑料管”也表示除塑料層以外包含至少一個金屬箔層的管子。通常，通過本發(fā)明的多層塑料管輸送液體介質(zhì)，特別地燃料。
以上定義類型的多層塑料管正常地由擠出和/或共擠出生產(chǎn)。將多層塑料管的層設(shè)計為管狀，即圓筒形?？梢酝ㄟ^在其之間提供粘合促進劑層增加在單個層之間的粘合作用。
前序中描述的類型的多層塑料管基本上從實踐中是已知的。這些塑料管通常含有基材塑料組成的至少一個基材層。這樣的基材層決定塑料管的機械強度并因此也形成管子的支撐元件?；乃芰弦蔡貏e保證管子的主要機械性能，如管層壓材料的低溫沖擊強度，伸長率，爆破壓力，柔韌性和熱穩(wěn)定性。已知塑料管的一層或幾層基材層主要由聚酰胺[尼龍]，如聚酰胺-12[尼龍-12]制成。從實踐中已知的塑料管也具有由阻隔層塑料組成的阻隔層。阻隔層用作管子中輸送的流體介質(zhì)的擴散阻隔。例如，阻隔層應(yīng)當(dāng)降低烴離開管子中輸送的流體介質(zhì)的滲透?？梢允褂玫淖韪魧铀芰习ǎ?，聚酯如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)或，例如，乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)或聚偏二氟乙烯(PVDF)或乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)。在一些情況下，可以在單個層之間插入粘合促進劑層以保證層壓材料的內(nèi)聚。從實踐中已知的多層塑料管的特征為如下缺點阻隔效果極大地依賴于使用的塑料類型。因此，不能由用于所有塑料的一種管子達到最優(yōu)的阻隔效果。采用這樣的已知塑料管，滲透的降低經(jīng)?？梢詢H相對于介質(zhì)中包含的某些組分而成功地保證，而其它組分具有更高的擴散，這不是期望的。可能因此發(fā)生如下情況某些多層塑料管和/或多層燃料管線可具有對許多燃料而言滿意的阻隔性能，但具有對于其它燃料而言不足的阻隔性能。迄今為止，對于不同的國家，這導(dǎo)致由不同的標(biāo)準(zhǔn)國家燃料標(biāo)準(zhǔn)制造不同的燃料系統(tǒng)和/或不同的燃料管線。這當(dāng)然是復(fù)雜和昂貴的。此外，沒有如下保證采用某種燃料系統(tǒng)的車輛總是僅在產(chǎn)地國家駕駛。因此，迄今為止已知的多層塑料管和/或燃料管線需要改進。
因此，本發(fā)明基于提供前序中定義類型的多層塑料管和/或多層汽車管線的技術(shù)問題，其中也相對于代表某些國家的不同燃料或國家燃料配方的使用而達到阻隔性能的改進。
為解決此技術(shù)問題，本發(fā)明公開了多層塑料管，特別地多層汽車管線，和優(yōu)選燃料管線，其中從外部到內(nèi)部提供如下的層聚酰胺或包含聚酰胺的共混物組成的基材層，由選自“乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)”的阻隔塑料或由金屬箔組成的第一阻隔層，至少一個分隔層，由選自“乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)”的阻隔塑料或由金屬箔組成的第二阻隔層。
本發(fā)明的多層塑料管可以由擠出或共擠出生產(chǎn)。
將多層塑料管的層設(shè)計為管狀，即圓筒形。通常在模板配合和/或粘合排列中將一個在另一個之上布置這些層。為改進層的粘合，可以在其之間提供粘合促進劑。
基材層和/或基材塑料至少部分決定多層塑料管的機械強度。特別地如果多層塑料管不包含任何金屬箔，則基材層，即基材層的基材塑料極大地決定管子的機械強度。優(yōu)選聚酰胺-12[尼龍-12]、聚酰胺-6[尼龍-6]及其共混物用作基材塑料。根據(jù)本發(fā)明的特別優(yōu)選實施方案，基材塑料組成的基材層形成塑料管的外層。
在本發(fā)明上下文中的術(shù)語阻隔層表示如下的層該層形成用于流體介質(zhì)和/或用于流體介質(zhì)的組分的擴散阻隔。阻隔層優(yōu)選降低某些組分，如烴或醇組分，從輸送的流體介質(zhì)中滲透。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，本發(fā)明多層塑料管的兩個阻隔層由至少一種選自如下的阻隔層塑料組成“乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)”。
根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施方案，塑料管的一個阻隔層由金屬箔組成和塑料管的另一個阻隔層由至少一種以上所列類型的阻隔層塑料組成。根據(jù)本發(fā)明的特別優(yōu)選實施方案，第二內(nèi)阻隔層由金屬箔形成。然而，基本上在本發(fā)明范圍內(nèi)的是，第一外阻隔層由金屬箔形成。
輕質(zhì)金屬箔優(yōu)選用作所述金屬箔，非常優(yōu)選鋁箔。金屬箔的厚度適宜地為0.03mm-0.30mm，優(yōu)選0.05mm-0.20mm。根據(jù)一個實施方案，可以采用金屬條的形式通過卷繞或彎曲此金屬條成管子形狀，而將金屬箔引入層壓材料。然后將金屬條的重疊邊緣焊接在一起。在本發(fā)明范圍內(nèi)的是，沿管子的縱向，優(yōu)選由超聲焊接方法進行此焊接。
根據(jù)一個實施方案，在兩個阻隔層之間提供由至少一種粘合劑組成的分隔層。在本發(fā)明范圍內(nèi)的是，在兩個阻隔層之間僅提供由粘合劑組成的一個分隔層。粘合促進劑由聚烯烴，例如，優(yōu)選聚乙烯或聚丙烯組成。根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案，在兩個阻隔層之間提供由至少一種基材塑料，特別地聚酰胺組成的分隔層。適宜地，分隔層由聚酰胺-12或聚酰胺-6或其共混物組成。本發(fā)明的一個實施方案的特征在于，在本發(fā)明多層塑料管的兩個阻隔層之間提供由粘合促進劑組成的分隔層，和由基材塑料，優(yōu)選聚酰胺組成的分隔層。
特殊實施方案的特征在于，提供相對于流體介質(zhì)的至少一種組分具有較高阻隔效果的第一阻隔層塑料組成的阻隔層，并也提供與第一阻隔層相比，相對于該組分具有較低阻隔效果的第二阻隔層塑料組成的阻隔層。在本發(fā)明范圍內(nèi)的是，由第一阻隔層塑料組成的阻隔層相對于包含醇的介質(zhì)具有較高的阻隔效果，并且與第一阻隔層塑料相比，相對于包含醇的介質(zhì)，第二阻隔層塑料組成的另一阻隔層具有較低的阻隔效果。上述的阻隔效果因此基于醇組分，如甲醇和/或乙醇，該醇特別地在燃料中存在。與第二阻隔層塑料相比，第一阻隔層塑料因此呈現(xiàn)相對于此醇組分的更大擴散阻隔。第一阻隔層塑料優(yōu)選由乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)或聚偏二鹵乙烯，特別地聚偏二氟乙烯(PVDF)組成。根據(jù)一個實施方案，第一阻隔層塑料組成的阻隔層形成塑料管的內(nèi)阻隔層。另一阻隔層優(yōu)選由乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)組成，它在此實施方案中構(gòu)成塑料管的外阻隔層。
基本在本發(fā)明范圍內(nèi)的是，塑料管的阻隔層由阻隔層塑料制成，該阻隔層塑料相對于非極性流體介質(zhì)具有良好的阻隔效果和/或相對于流體介質(zhì)的非極性組分具有良好的阻隔效果。此阻隔層塑料優(yōu)選是乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)。
本發(fā)明的特別優(yōu)選實施方案的特征在于，提供相對于非極性介質(zhì)具有較高阻隔效果的第一阻隔層塑料組成的阻隔層，并也提供與第一阻隔層塑料相比，相對于非極性介質(zhì)具有較低阻隔效果的第二阻隔層塑料組成的另一阻隔層。在此使用的術(shù)語“非極性介質(zhì)”表示含有至少一種非極性組分的流體介質(zhì)，如燃料。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，外阻隔層由相對于非極性介質(zhì)具有較高阻隔效果的第一阻隔層塑料組成，并且內(nèi)阻隔層由與第一阻隔層塑料相比，相對于非極性介質(zhì)具有較低阻隔效果的第二阻隔層塑料組成。相對于非極性介質(zhì)具有較高阻隔效果的第一阻隔層塑料優(yōu)選是乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)。然而，與第一阻隔層塑料相比，相對于非極性介質(zhì)具有較低阻隔效果的第二阻隔層塑料適宜地是聚偏二氟乙烯(PVDF)和/或乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施方案，一個阻隔層以及另一個阻隔層兩者都由如下物質(zhì)組成相對于包含醇的介質(zhì)具有高阻隔效果的阻隔層塑料，特別地聚偏二鹵乙烯，優(yōu)選聚偏二氟乙烯(PVDF)和/或乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)。術(shù)語“相對于包含醇的介質(zhì)的阻隔效果”表示相對于流體介質(zhì)中，特別地燃料中存在的至少一種醇組分的阻隔效果。
本發(fā)明的實施方案的特征在于，塑料管的內(nèi)層是由阻隔層塑料組成的阻隔層。在此和如以下使用的內(nèi)層表示面向介質(zhì)的內(nèi)層，即直接曝露于管子中輸送的流體介質(zhì)的塑料管內(nèi)層。如果根據(jù)此實施方案，內(nèi)層是阻隔層，則此阻隔層適宜地由如下物質(zhì)組成相對于包含醇的介質(zhì)具有高阻隔效果的阻隔層塑料，優(yōu)選聚偏二鹵乙烯，特別地聚偏二氟乙烯(PVDF)和/或乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)。
然而，在本發(fā)明范圍內(nèi)的是內(nèi)層為由金屬箔形成的阻隔層。此實施方案具有如下優(yōu)點通過金屬箔可得到導(dǎo)電內(nèi)層。
在本發(fā)明塑料管的特別優(yōu)選實施方案中，提供聚酰胺外層、外阻隔層和內(nèi)阻隔層，其中外和內(nèi)阻隔層由至少一個由粘合促進劑組成的第一分隔層和至少一個由聚酰胺組成的第二分隔層而分隔。優(yōu)選在兩個阻隔層之間提供僅一個由粘合促進劑組成的單一第一分隔層和由聚酰胺組成的單一第二分隔層。
在本發(fā)明范圍內(nèi)的是，塑料管的外層和外阻隔層由至少一個中間層，優(yōu)選至少一個由粘合促進劑組成的中間層而分隔。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，粘合促進劑可以是，例如，聚烯烴，優(yōu)選聚乙烯或聚丙烯。
優(yōu)選的實施方案的特征在于，內(nèi)層由塑料，優(yōu)選本發(fā)明的阻隔層塑料組成，并提供有至少一種導(dǎo)電物質(zhì)。導(dǎo)電物質(zhì)可以優(yōu)選是導(dǎo)電炭黑或石墨微纖。內(nèi)層的導(dǎo)電性有效地防止靜電荷的不希望的累積和突然放電與爆炸的可能性。
本發(fā)明基于如下發(fā)現(xiàn)可以采用本發(fā)明的多層塑料管達到相對于輸送的流體介質(zhì)中的各種組分的令人驚奇地高的阻隔效果。在本發(fā)明上下文中特別有利的是可以極大地獨立于使用的給定流體介質(zhì)和/或使用的燃料而使用此管線?；旧?，可以采用各種各樣的燃料達到最優(yōu)阻隔效果。結(jié)果是，即使在不同的國家也可以以相同的阻隔效果使用本發(fā)明的燃料管線，其中使用不同的燃料配方。因此，這消除了對于不同國家的不同燃料系統(tǒng)的復(fù)雜生產(chǎn)。結(jié)果是本發(fā)明因此得到顯著的優(yōu)點。
以下基于例舉的實施方案更詳細解釋本發(fā)明。從外部到內(nèi)部給出根據(jù)本發(fā)明的各種塑料管的層順序?？s寫PA表示聚酰胺[尼龍]或聚酰胺與至少一種其它聚合物的共混物。特別地當(dāng)聚酰胺形成塑料管的外層時，它可以是至少一種聚酰胺與至少一種其它聚合物的共混物?？s寫HV表示粘合促進劑?？s寫EVOH表示乙烯-乙烯醇共聚物?？s寫ETFE表示乙烯-四氟乙烯共聚物?？s寫PVDF表示聚偏二氟乙烯，但根據(jù)優(yōu)選的實施方案，它也一般表示聚偏二鹵乙烯。當(dāng)內(nèi)層的塑料名稱之后有注釋“(如果)”時，這意味著此內(nèi)層已經(jīng)與導(dǎo)電物質(zhì)，如導(dǎo)電炭黑混合。在首先的四個例示實施方案中，一個阻隔層由乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)組成，該共聚物相對于非極性介質(zhì)具有高的阻隔效果，及乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)或聚偏二氟乙烯(PVDF)組成的阻隔層，它們兩者都相對于醇，特別地相對于甲醇具有高阻隔效果。后一種阻隔層因此特別地相對于包含醇，即甲醇的燃料表現(xiàn)出阻隔效果。如下給出從外部到內(nèi)部的層順序1.PA/HV/EVOH/HV/PA/ETFE2.PA/HV/EVOH/HV/PA/ETFE(如果)3.PA/HV/EVOH/HV/PA/PVDF4.PA/HV/EVOH/HV/PA/PVDF(如果)以下的八個例示實施方案各包括由乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)組成的阻隔層和由聚偏二氟乙烯(PVDF)組成的另一個阻隔層。當(dāng)在以下例示實施方案中在圓括號中顯示粘合促進劑(HV)時，這意味著粘合促進劑在此可能用作非必要的另外的層但不是絕對必要的。
5.PA/ETFE/PA/(HV/)PVDF6.PA/ETFE/PA/(HV/)PVDF(如果)7.PA/PVDF/PA/(HV/)ETFE8.PA/PVDF/PA/(HV/)ETFE(如果)9.PA/HV/ETFE/HV/PA/PVDF(如果)10.PA/HV/ETFE/HV/PA/PVDF11.PA/HV/PVDF/HV/PA/ETFE(如果)12.PA/HV/PVDF/HV/PA/ETFE第一阻隔層和第二阻隔層的阻隔層塑料在以下十個例示實施方案中相同13.PA/PVDF/PA/(HV/)PVDF
14.PA/PVDF/PA/(HV/)PVDF(如果)15.PA/HV/PVDF/HV/PA/PVDF(如果)16.PA/HV/PVDF/HV/PA/PVDF17.PA/ETFE/PA/(HV/)ETFE18.PA/ETFE/PA/(HV/)ETFE(如果)19.PA/HV/ETFE/HV/PA/ETFE(如果)20.PA/HV/ETFE/HV/PA/ETFE21.PA/HV/EVOH/HV/EVOH/HV/PA22.PA/HV/EVOH/HV/EVOH/HV/PA(如果)基本上在本發(fā)明范圍內(nèi)的是，優(yōu)選由聚酰胺或含有聚酰胺的共混物組成的外層另外由外保護層作護套，該外保護層可以由熱塑性彈性體(TPE)和/或熱塑性聚氨酯(TPU)組成。此另外的保護層保證對高環(huán)境溫度，如高于130℃的溫度的高抵抗力。此另外的保護層可以與其它層，即塑料層一起共擠出并因此成為多層塑料管的層壓結(jié)構(gòu)的組件。
權(quán)利要求
1.一種多層塑料管，特別地多層汽車管線，其含有從外部到內(nèi)部提供的如下層聚酰胺和/或含有聚酰胺的共混物組成的基材層，由選自“乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)”的阻隔層塑料或由金屬箔組成的第一阻隔層，至少一個分隔層，由選自“乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)”的阻隔層塑料或由金屬箔組成的第二阻隔層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的多層塑料管，其中在兩個阻隔層之間提供由至少一種粘合促進劑組成的分隔層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的多層塑料管，其中在兩個阻隔層之間提供由至少一種基材塑料，特別地聚酰胺組成的分隔層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項的多層塑料管，其中提供相對于包含醇的介質(zhì)具有較高阻隔效果的第一阻隔層塑料組成的阻隔層，并也提供與第一阻隔層塑料相比，相對于包含醇的介質(zhì)具有較低阻隔效果的第二阻隔層塑料組成的另一個阻隔層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項的多層塑料管，其中提供相對于非極性介質(zhì)具有較高阻隔效果的第一阻隔層塑料組成的阻隔層，并也提供由與第一阻隔層塑料相比，相對于非極性介質(zhì)具有較低阻隔效果的第二阻隔層塑料組成的另一個阻隔層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項的多層塑料管，其中兩個阻隔層由相對于包含醇的介質(zhì)具有高阻隔效果的阻隔層塑料組成，特別地由聚偏二氟乙烯(PVDF)和/或乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項的多層塑料管，其中管子的內(nèi)層是由阻隔層塑料或金屬箔組成的阻隔層。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項的多層塑料管，其中提供聚酰胺外層、外阻隔層和內(nèi)阻隔層，其中外和內(nèi)阻隔層由至少一個由粘合促進劑組成的第一分隔層和至少一個由聚酰胺組成的第二分隔層而分隔。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項的多層塑料管，其中外層和外阻隔層由至少一個中間層，優(yōu)選由粘合促進劑組成的中間層而分隔。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項的多層塑料管，其中內(nèi)層由塑料，優(yōu)選阻隔層塑料組成，并提供有至少一種導(dǎo)電物質(zhì)。
全文摘要
一種多層塑料管，特別地多層汽車管線，其中從外部到內(nèi)部提供如下層聚酰胺和/或含有聚酰胺的共混物組成的基材層，由選自“(EVOH)、(PVDF)、(ETFE)”的阻隔層塑料或由金屬箔組成的第一阻隔層，至少一個分隔層，由選自“(EVOH)、(PVDF)、(ETFE)”的阻隔層塑料或由金屬箔組成的第二阻隔層。
文檔編號B32B27/30GK1648507SQ20051000580
公開日2005年8月3日 申請日期2005年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月29日
發(fā)明者F·法赫倫赫爾茲, W·齊默 申請人:Ti汽車傳動股份有限公司