专利名称：保护长形物体的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种保护长形物体，特别是保护电缆或这类拉长形的物体如燃料管道、液压软管、电缆束和类似物体的设备。
背景技术：
从EP 1258346 A2中已知一种用于保护拉长形的可弯物体，特别是具有由至少两层互相连接的非织物构成的多层结构的电缆的外壳。这种非织物可以是不同的非织物如横向非织物、交叉非织物、无序非织物、Mali非织物或类似非织物。这些非织物例如由聚酯、粘胶纤维或聚丙烯制成，由两种非织物的组合应能保证特别好的耐磨保护。由EP 1258346 A2中也已知类似的非织物。这类非织物在其应用领域已证明是适用的。
由WO 01/84685 A1中已知一种用于防护受外部局部热冲击的拉长形物体如汽车中线路的防热设备。该防热设备已知有至少第一层面向物体的耐热内保护层以及将局部出现的热传导出去的呈大面积分布的介质。这种防热设备特别是呈三层结构，其中在受保护体和面向该物体的第一耐热内保护层之间可设置芳纶软套管以形成另一保护层，该保护层优选紧贴地环绕第一保护层4，其中该第二保护层可由金属丝网结构构成。
通常还已知，例如要给汽车结构中的长形物体如液压管线或气压管线或气压软管或电缆束加护套以防机械影响，特别是防由塑料波形管的磨损和磨擦。通常的波形管例如由聚丙烯或聚酰胺制成，并具有仅仅有限的热负荷能力，以致例如汽车中近热源如近涡轮压缩机、排气装置或类似装置处的电线、软管或类似物不足以通过波形管防热。此外，还已知由PTFE制造耐高温的波形管或例如由硅材料或PTFE材料制成耐高温的导线的绝缘体。还已知在受强烈温度冲击的区域由玻璃丝软管形成耐磨损设备，但是其不耐磨擦。
在汽车的发动机区域呈日益减小的结构空间情况下，部分保护设备的负荷量非常复杂(热负荷和/或磨损负荷和/或挤压和/或剪切和/或振动)，以致不再能排除失效。在汽车的前部结构中进一步变狭窄的空间情况下总是不断出现问题，以致在事故和由此引起的特别强的前部结构变形情况下，所有的部件即所有的电线、燃料管道、气压和液压管道均受挤压和剪切。在变形时使这些管线不受到危害的安装方式越来越不可能。
在会使前部结构有相应强的变形的事故情况下，特别是电线或电缆会受挤压，在受挤压和剪切的范围内会由于损坏的绝缘引起接地。特别是当在同时变形时又损坏了燃料管线情况下，其结果经常是由于产生火花而使汽车燃烧。
对这种情况曾试验以尽可能稳定的方式包封电缆。但这种刚性的保护设备或包封在安装时是不希望的，并常常导致振动，此外其大部分尤其不太耐温。已知芳族聚酰胺纤维具有优异的抗拉强度和足够的抗剪切强度。但这类纤维的缺点是不耐UV-辐射。此外，芳族聚酰胺纤维的耐热仅达约180℃。尽管芳族聚酰胺纤维可经针织和编织，但这类软管不能成圆形，并且不能以合理的方式进行安装。对此在应用此类纤维进行的试验曾是不成功的。
发明内容
本发明的目的是提供一种保护设备，它具有高的耐磨性能和抗剪切强度，在持续高温下有良好的耐久性能和良好的可安装性。
该目的是由具有权利要求1的特征的保护设备实现的。
在从属权利要求中表明了有利的更进一步的特征。
本发明的保护设备具有三层结构。在最靠近要保护的物体的最内层是由玻璃丝纤维和芳族聚酰胺纤维构成的组合层。
此外，本发明的第一内层是联合交叉编织的，本发明发现，交叉编织比环编织或螺纹编织具有特别均匀的纤维分布。第二层由芳族聚酰胺纤维针织物或由芳族聚酰胺纤维和金属纤维，特别是铝和/或铜纤维的共针织物构成。第三层，特别是当第二层仅由芳族聚酰胺纤维构成时，是由金属丝针织物或金属丝针织物和芳族聚酰胺纤维针织物构成。
本发明的其第一层由芳族聚酰胺纤维和玻璃丝纤维的共交叉编织物构成和第二层由芳族聚酰胺纤维的针织物构成的组合不仅得到了良好的导热性，而且还有优异的耐剪切和耐挤压性。很明显，这里产生了协同效应，因为在只采用芳族聚酰胺纤维或只采用玻璃丝纤维时，在同样结构下这种很强的效果是不可达到的。
附图简介下面将以附图对发明作进一步阐述。
图1示出本发明的保护设备的三层结构；图2示出面向保护物体的第一保护层的部分截面放大图。
本发明的用于保护要保护的物体2的保护设备1是一种拉长形的软管，它由径向三层即第一内层3、第二中间层4和第三外层5构成。该保护设备1可延伸在整个要保护的物体上或呈部分区域安置，特别安置在除高温负荷外还可能有高剪切负荷的部分区域。
该第一内层(图1和2)是形成编织的软管体，其中的编织条是由以玻璃丝组成的玻璃丝线6和以芳族聚酰胺丝组成的芳族聚酰胺线7构成。该玻璃丝可由E-玻璃、D-玻璃、R-玻璃或A-R-玻璃，优选由E-玻璃制成。优选该玻璃丝线6的玻璃丝由密度例如为ρ＝2.6g/cm3的E-玻璃制成。这种玻璃丝的软化点约为770℃-990℃，E-玻璃丝特别约在845℃。这类玻璃丝在不改变材料特性时的耐热性达约350℃(D-玻璃、R-玻璃、A-R-玻璃)，以及达约300℃(E-玻璃)，在最高达约730℃(D-玻璃、R-玻璃、A-R-玻璃)或达约600℃(E-玻璃)不损失断裂强度特性。
这类玻璃丝具有较低的导热率λ约0.8-1.2W/mk，特别是1.0W/mk。这类玻璃丝线6的抗拉强度约为2500MPa或3400MPa(E-玻璃)。此外，由所述玻璃丝构成的玻璃线是耐燃的并是不可燃烧的。该玻璃丝相应于例如规格68 Dtex 2。
该芳族聚酰胺线7由多股芳族聚酰胺丝构成，该丝互相加捻成多丝。优选是低加捻。该芳族聚酰胺丝相应于例如规格Dtex 1610。
玻璃丝线6和芳族聚酰胺线7共同交叉编织。交叉编织的优点是，与环编织或螺纹编织相比，该共编织的纤维成分即玻璃和芳族聚酰胺会产生非常好的均匀纤维分布。在交叉共编织的软管中的芳族聚酰胺含量为10-50％，优选20-40％，最优选30％。本发明发现，在共交叉编织情况下，不仅达到良好的均匀纤维分布，而且这类软管直到达最大50％芳族聚酰胺含量时也可使其成圆形。
此外，本发明还发现，在芳族聚酰胺线或芳族聚酰胺纤维7和玻璃丝线或玻璃纤维共交叉编织时，在共交叉编织过程中和在浸渍成圆形处理过程中原来是圆形的纤维会受径向挤压，并这时出现扁平截面。由此可有利地明显增大保护面积和保护作用。
为了成圆形，该第一内层3经浸渍或涂漆，由此在丝或线之间形成机械连结，由此该软管就保持持久的截面呈圆形的空间形状，并在进一步的加工和处理时保持该空间形状。
作为第一层的浸渍，基于PTFE、硅或聚氨酯的浸渍是适用的，PTFE-浸渍的耐温达约260℃，硅-浸渍的耐温达约220℃和聚氨酯-浸渍的耐温达约155℃。由硅树脂的浸渍证明是有利的，因为本发明已证实，硅树脂-浸渍导致在共交叉编织的软管中的芳族聚酰胺纤维的UV-稳定性。此外，软管的浸渍或第一内层的浸渍简便了软管的可操作性，因为在软管端侧的切刃处，该线或丝由于浸渍是固在一起的，并由此可靠地防止软管端处的散线。
第二保护层4在第一软管形层3的外侧，优选呈紧贴外围安置。
第二保护层4形成由针织丝构成的针织层。该针织物由芳族聚酰胺纤维或芳族聚酰胺纤维和金属细丝构成。该芳族聚酰胺纤维特别是多股丝的，该多股丝同样可经加捻，特别是低加捻，其中该芳族聚酰胺纤维相应于例如规格Dtex 1610。该金属细丝由铝和/或铜和/或铜合金如黄铜、托巴黄铜等制成，它可由厚度为例如0.08mm-0.2mm，优选0.11mm-0.15mm的多股丝或单丝形成。如果需要，该金属细丝也可由蒙乃尔(NiCu30Fe)和/或不锈钢制成。在共针织时，芳族聚酰胺纤维和金属细丝可利用环形针织法以单螺纹形环绕针织，由此形成网眼。该网眼的网眼高H(或称为网眼长)为1.3mm-3mm，特别是1.7mm-2.3mm，网眼间距，也称为网眼分布为1mm-3mm，特别是1.4mm-1.7mm。此外，该第二保护层还可由芳族聚酰胺纤维和金属细丝以双螺纹按环绕针织，这时由金属丝形成的网眼通过金属丝相连接以形成自由网眼，其中该自由网眼在接着的环绕中以同样的方式由金属丝连接以形成自由网眼。这种双螺纹针织的优点是，与单螺纹针织的软管体相比，在双螺纹针织的软管体切割后防止了从该软管的切刃处的意外的分离。
这种第二保护层也优选用上述的浸渍剂进行浸渍，优选用硅树脂浸渍。在此情况下，可首先浸渍第一内层3，然后浸渍第二中间层或围绕第一层环绕针织该第二层，然后一同进行浸渍。
紧贴环绕第二中间保护层来形成第三保护层5，它同样形成针织物。该外层5的针织物可以是由金属丝针织或由金属细丝和芳族聚酰胺纤维一起共针织。当该第二层仅由芳族聚酰胺针织形成时，优选该外层5由金属细丝和芳族聚酰胺纤维一起共针织而形成。如果第二中间层4由金属细丝和芳族聚酰胺纤维共针织，则该第三外层5优选仅由金属细丝构成。形成该针织物的金属丝优选由蒙乃尔(NiCu30Fe)和/或由不锈钢，特别是含12-18％铬的不锈钢形成。如果在第二中间层中含有金属丝，则当外保护层5的金属丝材料是由其电化序与该第二保护层4所选金属相近的金属构成时，有利的是在湿气作用下可避免金属针织物的电化学分解。为此，外层5的金属丝针织物充分的钝化处理就够了。该外层5的金属细丝的直径优选为0.08mm-0.2mm，特别是0.11mm-0.15mm。该芳族聚酰胺纤维(如果应用的话)相应于例如规格Dtex 1610。
外保护层5的网眼宽和网眼高可与保护层4的相同，但按所需目的可稍大些或小些，由此保护层5可靠地置于保护层4的外面，层4、5的网眼尽可能不相互交错设置。这就保证保护层5的网眼可靠地不与磨耗配件相接触，由此就不会受干扰。
在该第三保护层上用上述浸渍剂浸渍，这时可首先制备第一保护层3，然后对其进行浸渍，接着将第二层施加于其周围，并进行浸渍，然后施加第三层并进行浸渍，或者首先制成第一层，接着在其周围施加第二层，并将其共同浸渍，然后施加第三层并进行最后浸渍。已经发现仅由以芳族聚酰胺和玻璃丝组成的第一交叉编织层与在其周围安置的第二针织层的组合不仅会得到良好的导热性，而且产生良好的耐剪切性。
该作为不锈钢针织物围绕第二保护层4的针织物的最外保护层比由轻金属如铝单独形成的针织物更耐机械影响如更耐磨损。通过在最内保护层3上加上两层金属针织物就形成双层网眼缓冲垫层，该垫层在受剪切或冲击负荷下不仅在径向而且在轴向切线方向上可呈弹性反弹，由此通过网眼的弹性变形就消除了本发明的保护设备在网眼缓冲垫层里面的邻近构件上的剪切运动。由此，特别有利的是，内层3和中间层4的组合还得到了过去未设想到的抗所出现的剪切和挤压的强作用，同时设置由金属针织物或由金属针织物和芳族聚酰胺针织物组成的第三层，当出现逐点或面状的高温负荷时，该第一保护层3和中间保护层4的特性也得到保证。例如蓄电池流出电缆(Batterieflusskabel)现今是强制地要在有高温负荷的构件如涡轮压缩机和排气管旁通过，在变形情况下，该电缆也要被挤压向高温构件或在其上受剪切。甚至在这种特别高的负荷下，本发明的软管也能经受。
当然，本发明的范围还包括以多次叠加形成本发明的保护设备1的前述基本结构，以致可提高不仅对剪切/挤压而且对热冲击的保护作用。
本发明不同层中所用的金属细丝可由各种金属或合金制备。此外，金属多股丝也可由不同金属或合金组成的单线或丝构成。该单丝和/或金属单丝或多股丝可按纯化或或相互绝缘的方式构成。优选其由蒙乃尔(NiCu30Fe)和/或不锈钢制成。按US-标准ASCN-B-520-93(1998)由所述SCF-材料制成的金属细丝也是适用的。这类层状金属细丝在电技术，特别是用于解决电或电磁屏蔽中的问题上找到了应用。例如这种层状金属丝(也称为SCF-金属丝)可由64％钢(芯)、34％铜(中间层)和2％锡(最外层)构成。另外的在本发明中有用的所列举的金属丝形式在上述标准中给出。本发明的针织类型可由单线单螺纹也可由双线或双螺纹形成，此外，该针织物可以是光滑针织物，也可是斜纹或人字纹针织物。
本发明所形成的保护设备的优点是，在对要保护的物体有足够好的耐热性或隔热的情况下，还达到优异的耐挤压和/或耐剪切特性，由此被保护的物体在高的变形力下具有非常高的防破裂或防事故性能。
权利要求
1.一种用于保护长形物体，特别是保护电缆束、电缆、燃料管道、液压管道、气压管道或其它管道的保护设备，它包括第一内保护层(3)、围绕该第一保护层(3)的第二中间保护层(4)和外保护层(5)，其中该第一保护层(3)是由玻璃丝线或玻璃丝纤维(6)和芳族聚酰胺线或芳族聚酰胺纤维(7)交叉编织的软管，该中间保护层(4)是由芳族聚酰胺纤维(7)或芳族聚酰胺纤维和金属纤维构成的针织物，该外保护层(5)是由金属纤维或金属纤维和芳族聚酰胺纤维构成的针织物。
2.权利要求1的保护设备，其特征在于，所述玻璃丝线(6)是单丝或多股丝，该多股丝由多根玻璃丝形成，所述芳族聚酰胺线(7)是单丝或多股丝，该多股丝由多根芳族聚酰胺丝形成，所述金属丝纤维是单丝或多股丝，和/或所述芳族聚酰胺线(7)是多股丝，它由相互低加捻的芳族聚酰胺丝形成，所述玻璃丝线(6)是多股丝，其中该玻璃丝线(6)由具有较低导热率即λ约为0.8-1.2W/mk，特别是1.0W/mk的玻璃丝构成，和/或该玻璃丝由E-玻璃、D-玻璃、R-玻璃或A-R-玻璃构成，所述芳族聚酰胺线(7)由多根芳族聚酰胺丝组成，形成多股丝的芳族聚酰胺丝经互相加捻而成线(7)。
3.上述权利要求之一的保护设备，其特征在于，所述玻璃丝线(6)相应于规格68 Dtex 2和/或所述芳聚酰胺丝相应于规格Dtex1610，玻璃线(6)的抗拉强度为约2500MPa-3400MPa，由玻璃丝构成的玻璃线(6)是耐燃的并是不可燃烧的。
4.上述权利要求之一的保护设备，其特征在于，在交叉共编织的第一层(3)中的芳族聚酰胺的含量为10-50％，优选20-40％，最优选30％，并且该共交叉编织和接着的浸渍和所形成软管的成圆形是这样进行的，即原来圆形的芳族聚酰胺线具有径向成扁平的截面。
5.上述权利要求之一的保护设备，其特征在于，所述第一内层(3)经浸渍及涂漆，由此在丝或线之间形成机械连接，使形成的软管保持持久的在截面上呈圆形的空间形状并在进一步处理或加工中得以保持，其中该浸渍是基于PTFE、硅或硅树脂或聚氨酯的浸渍，为使芳族聚酰胺纤维达UV-稳定，以硅树脂浸渍。
6.上述权利要求之一的保护设备，其特征在于，所述第二保护层(4)是由针织丝形成的针织物层，其中针织物由芳族聚酰胺线(7)或芳族聚酰胺线(7)和金属细丝构成，该金属细丝由不锈钢和/或蒙乃尔(NiCu30Fe)和/或由铝和/或铜和/或铜合金如黄铜、托巴黄铜等和/或按US-标准ASCN-B-520-93(1998)的SCF-材料制成，该金属细丝的直径为0.08mm-0.2mm，优选直径为0.11mm-0.15mm，该第二层(4)的金属细丝由铝和/或铜和/或铜合金如黄铜、托巴黄铜等制成。
7.上述权利要求之一的保护设备，其特征在于，所述芳族聚酰胺线(7)和金属细丝利用环形针织法以单螺纹形环绕针织或以双螺纹形按环形针织，以形成网眼，其中该第二保护层(4)经浸渍，该浸渍是基于PTFE、硅或硅树脂或聚氨酯的浸渍，优选以硅树脂浸渍。
8.上述权利要求之一的保护设备，其特征在于，紧贴围绕第二中间保护层(4)形成第三保护层(5)，保护层(5)同样以针织形成，其中外层(5)的针织物是金属丝针织物或金属丝纤维和芳族聚酰胺线(7)的共针织物，并且当第二层(4)仅由芳族聚酰胺针织物组成时，该外层(5)由金属丝纤维和芳族聚酰胺纤维(7)制成，当第二中间层(4)由金属丝纤维和芳族聚酰胺纤维(7)制成时，该第三外层(5)主要由金属丝纤维制成，其中该外层(5)的形成针织物的金属丝纤维由蒙乃尔(NiCu30Fe)和/或不锈钢，特别是含12％-18％铬的不锈钢制成，当在第二中间层(4)中含金属丝纤维时，该外保护层(5)的金属丝纤维由金属或合金制成，该金属或合金的电化序与该第二保护层(4)所选金属或合金相近，以致在湿气作用下可避免金属丝针织物的电化学分解，和/或该金属丝纤维是经钝化和/或绝缘处理，以避免腐蚀。
9.上述权利要求之一的保护设备，其特征在于，外保护层(5)的网眼宽和网眼高比中间保护层(4)的较大或较小，以使外保护层(5)确实位于中间保护层(4)的外面，并且层(4)、(5)的网眼尽可能不互相交错设置。
10.上述权利要求之一的保护设备，其特征在于，所述针织类型是以单线单螺纹和/或双线或双螺纹形成，其中该针织物可以光滑针织物，也可是斜纹或人字纹针织物。
全文摘要
本发明涉及一种用于保护长形物体，特别是保护电缆束、电缆、燃料管道、液压管道、气压管道或其它管道的保护设备，它包括第一内保护层、围绕该第一保护层的第二中间保护层和外保护层，其中该第一保护层是由玻璃丝线和芳族聚酰胺线交叉编织的软管，该中间保护层是由芳族聚酰胺纤维或芳族聚酰胺纤维和金属纤维构成的针织物，该外保护层是由金属纤维或金属纤维和聚酰胺纤维构成的针织物。
文档编号B32B5/22GK1575969SQ20041006209
公开日2005年2月9日 申请日期2004年7月2日 优先权日2003年7月2日
发明者M·林纳 申请人:弗塔股份公司