氢气管的制作方法

本发明涉及根据权利要求1的前序部分的管用于引导氢气的用途。

背景技术：

1、us 2004/0069361 a1公开了这种用于引导氢气的管。该管包含由乙烯-乙烯醇共聚物(evoh，通常也称为“eval”)组成的外阻挡层，该外阻挡层被两个由聚氨酯组成的粘合剂层包围。最内层具有含氟聚合物，并且特别是聚偏二氟乙烯(pvdf)、乙烯-四氟乙烯-六氟丙烯氟三元共聚物(efep)或乙烯-四氟乙烯共聚物(etfe)，并且由于良好的阻挡效果，该最内层同时形成内阻挡层。该管的最外层由聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)形成，该最外层邻接外阻挡层的外侧，并且因此构成边界层。

2、用于引导氢气的管还在us 2010/0035116 a1中公开。该管具有由evoh组成的阻挡层，该阻挡层被由聚酰胺(pa)组成的边界层包围。最外层包含聚邻苯二甲酰胺(ppa)，并且该最外层直接地位于边界层上。由evoh组成的阻挡层包围直接地邻接的、包含etfe的层，该包含etfe的层又由pa组成的最内层界定。

3、这些已知的氢气管的缺点是可透过性仍然太高，以至于还是有过多的氢气穿过管扩散并且由此损失，这在车辆长时间停放的情况下特别明显。

技术实现思路

1、该目的通过管来实现，特别是通过使用管来引导氢气来实现，特别是在车辆中使用管，其中管包围管腔并且包括多个层，其中管具有至少两个阻挡层，其中至少两个阻挡层的内阻挡层包含第一塑料，其中至少两个阻挡层的外阻挡层包含第二塑料，其中第一塑料是乙烯醇塑料，其中阻挡层通过分隔层彼此分隔开，其中管具有支撑层，其中支撑层被内阻挡层包围，其中第二塑料是乙烯醇塑料。

2、本发明首先基于以下认识：在使用乙烯醇塑料的情况下，阻挡层相对于氢气的可透过性是很小的。可透过性基本上可以通过阻挡层的更大的层厚度而决定性地降低。然而，具有乙烯醇塑料的阻挡层是相当脆的，这对于通常将要被多次弯曲的管来说是关键性的。发现在具有太大的层厚度的阻挡层中，该阻挡层在弯曲过程中明显更频繁地形成微裂纹。这些微裂纹导致显著地更高的可透过性，使得增大乙烯醇阻挡层的层厚度仅构成用于改进阻挡性能的非常有限的手段。

3、特别地，本发明基于以下认识：提供具有乙烯醇塑料的第二阻挡层，同时将分隔层介入在两个阻挡层之间，使得具有乙烯醇塑料的阻挡层的总层厚度明显更大，而开裂概率始终保持为低。通过向两个、三个或更多个乙烯醇阻挡层提供对应数量的介入的分隔层，各个乙烯醇阻挡层的相加的层厚度的总层厚度与单一乙烯醇阻挡层相比甚至可以是倍增的，而开裂概率维持在恒定的低水平，并且因此废品率也维持在恒定的低水平。在开头处提到的目的由此被解决。

4、术语“层”优选地表示一个层可以与另一个层区分开，因为这两个层具有不同的材料成分。层不一定必须由单一的、一体的或均匀分布的材料成分组成。层可以具有多个子层或片层，该子层或片层本身可以彼此区分开。单一片层有利地由单一的、均匀分布的材料成分组成。

5、术语“乙烯醇塑料”优选地指具有乙烯醇单体的聚合物，并且特别是指乙烯-乙烯醇共聚物(evoh)、聚乙烯醇(pvoh)和丁烯二醇-乙烯醇共聚物(bvoh)。乙烯醇塑料可以是内阻挡层和/或外阻挡层的唯一塑料。根据一实施例，内阻挡层和/或外阻挡层包含乙烯醇塑料与第二材料或附加材料的混合物，并且特别是与塑料或附加塑料的混合物。

6、非常特别优选的是管是塑料管，并且优选地包含至少50重量％或70重量％或90重量％或95重量％或97重量％的塑料。优选的是保护层和/或支撑层和/或内阻挡层和/或分隔层和/或外阻挡层和/或边界层包含至少50重量％或70重量％或90重量％或95重量％的塑料，特别是热塑性塑料。管有利地具有至少一个弯曲部，优选地具有至少两个或三个或四个或五个弯曲部。管有利地具有至少2mm或3mm或4mm的外径。

7、特别优选的是，分隔层包含塑料，优选地包含聚酰胺，并且特别是pa 6。在分隔层具有聚酰胺时，分隔层提供良好的韧性，结果是更脆的阻挡层通过非常牢固的、稍微更软的材料彼此分隔开。非常特别优选的是分隔层具有比内阻挡层和/或外阻挡层更软的材料。术语“更软”优选地涉及在室温下测量的肖氏硬度d，并且特别是涉及标准din en iso 868:2003-10。通过分隔层产生两个更薄的阻挡层，使得由内阻挡层、分隔层和外阻挡层组成的层复合体作为整体具有较小的脆性。在分隔层具有pa 6时，分隔层不仅是非常牢固的，而且很好地粘附到内阻挡层和外阻挡层。结果，由内阻挡层、分隔层和外阻挡层组成的层复合体几乎没有分层倾向。分隔层有利地邻接内阻挡层和/或邻接外阻挡层。分隔层的层厚度有利地为至少0.05mm或0.06mm或0.08mm。分隔层的层厚度优选地达到至多0.3mm或0.4mm或0.5mm。在趋势上，分隔层的更大的层厚度的优点在于使阻挡层彼此分隔得更远，从而实现甚至更强的弯曲。相反，在管应当设计得尽可能轻的或小时，尽可能薄的层是有利的，这也节省了材料的使用。

8、非常优选的是支撑层具有比内阻挡层的材料更软的材料。有利的是支撑层邻接内阻挡层。支撑层有利地包含塑料，优选地包含聚酰胺，并且特别是pa 6。在支撑层包含比内阻挡层或聚酰胺更软的材料时，支撑层稳定内阻挡层的内侧，并且由此特别是降低了在内阻挡层的内侧上形成裂纹的概率。在支撑层具有pa 6时，这为支撑层带来聚酰胺材料的优势，以及与内阻挡层的内侧的改进的粘附的优势，这降低了弯曲时分层的概率。支撑层可以是最内层，并且优选地具有添加剂以提高导电性。例如，添加剂可以是导电炭黑。支撑层的层厚度可以为至少0.05mm或0.06mm或0.07mm。支撑层的层厚度有利地达到至多0.5mm或0.4mm或0.3mm。非常优选的是支撑层的层厚度小于分隔层的层厚度。这是因为，与分隔层相反，支撑层不必将任何阻挡层彼此分隔开，因此这里更小的层厚度基本上就足够。支撑层的层厚度可以优选地比分隔层的层厚度小至少5％或10％或20％或30％或50％。

9、根据特别优选的实施例，第一塑料和/或第二塑料是evoh、bvoh或pvoh，其中优选的是第一塑料和/或第二塑料是evoh或pvoh。这三种塑料类型是特别优选的，因为它们各自具有良好的阻挡性能，同时易于加工，并且作为整体需要相对低的生产成本。因为bvoh可以比evoh和pvoh制成明显更软，并且同时在生产特定的障碍(hurdle)方面不如evoh和pvoh有利，本发明首先考虑evoh和pvoh。乙烯醇塑料evoh是非常特别优选的。evoh的阻挡性能特别是经由evoh的乙烯含量来控制。乙烯含量越低，阻挡效果越好，并且evoh越脆。因此，特别是在evoh中具有少量的乙烯的那些管得益于本发明。内阻挡层和/或外阻挡层的evoh的乙烯含量优选地为至多45％或40％或36％或33％。优选的是内阻挡层和外阻挡层具有相同的材料成分。内阻挡层和外阻挡层可以具有不同的材料成分。

10、根据特别优选的实施例，内阻挡层的层厚度小于等于(≤)外阻挡层的层厚度，并且优选地小于外阻挡层的层厚度。在保持恒定的两个阻挡层的相加厚度的情况下，这会导致降低的开裂概率。这是因为，在强的弯曲的情况下，内阻挡层比外阻挡层面临更强的负荷，因此外阻挡层可以设有比内阻挡层稍微更大的层厚度。优选的是内阻挡层的层厚度比外阻挡层的层厚度小至少5％或10％或15％。内阻挡层的层厚度优选地比外阻挡层的层厚度小至多70％或60％或50％。内阻挡层的层厚度优选地可以为至少0.05mm或0.06mm或0.08mm。内阻挡层的层厚度有利地达到至多0.5mm或0.4mm或0.3mm。外阻挡层的层厚度优选地为至少0.06mm或0.07mm或0.09mm。外阻挡层的层厚度优选地达到至多0.6mm或0.5mm或0.4mm。

11、内阻挡层和外阻挡层的层厚度的相加厚度优选地为至少0.11mm或0.12mm或0.13mm。优选的是内阻挡层和外阻挡层的层厚度的相加厚度达到至多1.0mm或0.8mm或0.6mm或0.4mm。内阻挡层和外阻挡层的层厚度的相加厚度有利地为管的总壁厚度的至少7％或14％或20％。内阻挡层和外阻挡层的层厚度的相加厚度优选地达到管的总壁厚度的至多60％或50％或40％。管的总壁厚度可以为至少0.5mm或0.8mm或1.0mm。管的总壁厚度有利地达到至多4.0mm或3.5mm或3.0mm。

12、管可以具有第三阻挡层和第二分隔层，其中第三阻挡层包围外阻挡层，其中第二分隔层被布置在外阻挡层和第三阻挡层之间。优选的是第三阻挡层包含塑料，其中塑料优选地是乙烯醇塑料。第三阻挡层的乙烯醇塑料可以是evoh、pvoh或bvoh，其中evoh或pvoh是优选的。第三阻挡层的塑料特别优选地是evoh。第三阻挡层的evoh优选地具有至少45％或40％或36％或33％的乙烯含量。第三阻挡层有利地具有与内阻挡层和/或外阻挡层相同的材料成分。第三阻挡层的优点在于在三个阻挡层的相加层厚度保持恒定厚度的情况下，借助第二分隔层进一步降低了开裂的风险。

13、优选的是第二分隔层具有塑料，特别是聚酰胺，并且优选地是pa6。有利的是第二分隔层的材料比外阻挡层和/或第三阻挡层的材料更软。这导致第三阻挡层的内侧以及外阻挡层的外侧的稳定化。在聚酰胺的情况下，分隔层具有良好的机械性能，而在pa 6的情况下，这些良好的机械性能也通过良好的粘附被维持。第二分隔层有利地邻接外阻挡层和/或第三阻挡层。

14、第二分隔层的层厚度有利地小于边界层的层厚度。优选的是第二分隔层的层厚度大于支撑层的层厚度。分隔层的层厚度可以为至少0.05mm或0.06mm或0.07mm。第二分隔层的层厚度有利地达到至多0.5mm或0.4mm或0.3mm。

15、优选的是第三阻挡层的层厚度大于第一阻挡层和/或第二阻挡层的层厚度。这是可能的，因为第三阻挡层在管弯曲时比内阻挡层和外阻挡层面临更小的力。第三阻挡层的层厚度可以为至少0.07mm或0.08mm或0.1mm。第三阻挡层的层厚度有利地达到至多0.7mm或0.6mm或0.5mm。

16、根据优选的实施例，边界层包围外阻挡层或第三阻挡层，其中边界层优选地邻接外阻挡层或第三阻挡层。边界层有利地具有塑料，优选地具有聚酰胺和/或热塑性弹性体，并且特别优选地具有pa 6、pa 11、pa 12和/或pa 612。优选的是边界层比支撑层更厚和/或比分隔层更厚。厚的边界层是有利的，因为它保护管免受外侧影响。除了化学负荷外，这还主要地包含机械负荷，脆的且未受保护的阻挡层可以以灵敏的方式对该机械负荷作出反应。边界层的层厚度可以为至少0.07mm或0.08mm或0.09mm。边界层的层厚度优选地达到至多0.4mm或0.3mm或0.2mm。根据实施例，边界层仅包括一个片层，其中该仅有的一个片层优选地具有塑料，进一步优选地具有聚酰胺和/或热塑性弹性体，特别是pa 6、pa 11、pa 12和/或pa 612。塑料可以具有添加剂，借助该添加剂将边界层的仅有的一个片层更好地粘附到乙烯醇塑料。非常优选的是边界层的仅有的一个片层的材料比外阻挡层或/第三阻挡层的材料更软。这稳定了外阻挡层或第三阻挡层的外侧。

17、管优选地包括至少一个粘合剂片层。根据一实施例，边界层具有粘合剂片层和边界片层，其中边界片层优选地包围粘合剂片层。有利的是外边界片层包含塑料，优选地包含聚酰胺和/或热塑性弹性体，特别是pa 6、pa 11、pa 12和/或pa612。粘合剂片层有利地被布置在外阻挡层或第三阻挡层和边界片层之间。粘合剂层有利地邻接外阻挡层或第三阻挡层。粘合剂片层优选地邻接边界片层。这种布置使得还可以设置不太好粘附到乙烯醇塑料的其他塑料，以便降低分层的概率。不太好粘附的塑料的示例包含pa11、pa12或pa612，该不太好粘附的塑料可以借助粘合剂被布置在外阻挡层或第三阻挡层上，该粘合剂例如包含聚烯烃，并且特别是聚丙烯或聚乙烯。

18、支撑层可以包围保护层，其中保护层优选地形成管的最内层。保护层优选地包含塑料，并且特别是可以具有含氟聚合物或聚酰胺。例如，含氟聚合物可以是etfe。保护层的层厚度可以为至少0.05mm或0.07mm或0.09mm。保护层的层厚度有利地达到至多0.3mm或0.25mm或0.2mm。

19、最内层，特别是支撑层或保护层，有利地包含用于提高导电性的添加剂。例如，添加剂可以是导电炭黑。