[发明专利]一种生产可加热管材的方法

说明书

本发明涉及一种生产可加热管材（Rohr）的方法，该管材可用于贮存或输送要被加热的液体或气体介质，其中至少两根电流导线作为电极嵌入到导电模塑物料层中。

通过管材输送液体或气体介质时，经常必须保持介质温度在确定的最小温度之上。这种管材典型地使用塑料制造；它们必须能够以一方面适合介质，另一方面适合管材料的方式进行加热。管材的例子有柴油管线（Leitung），其中必须防止石蜡组分在冬季温度下絮凝；燃料电池系统管线；和SCR管线。

柴油汽车具有催化转换器，其通过选择性催化还原（SCR），使用尿素水溶液对废气脱氮，以降低氮氧化物的排放。但是，使用的尿素水溶液，工业内一致称为在-11℃或更低的温度下冻结。因此，在这些温度下，无法确保将尿素溶液从储存容器输送到催化转化器；因而也不能将废气脱氮。为了防止甚至在低温下冻结，管线必须是可加热的并且必须确保在大约10分钟以内解冻。

有多种方法加热这些管线。现在，经常将标准电阻加热器缠绕在液体管周围（WO2009/052849）。但是，这种安置方法容易出现故障；而且，绕线的电阻必须适应管线的长度和环境以及安装条件。

一种加热这种管线的好的方法在WO2006/097765，WO2006/090182，DE3900821C1和EP0306638A1中有描述。这些申请中的安置方法包括其中存在两根导线的多层管，导线沿着管分布并彼此偏移180°嵌入在导电聚合物层中。在导电层中，由于从一根导线到另一根导线的电流而产生热量。这种安置方法相对于简单的电阻加热具有显著的技术和经济优势。但是，它需要将导线直接嵌入到塑料中，因此需要基质和导线之间的电接触。但是将绞合线或电线精确引入到该层中是非常困难的，并且由于直径较小而产生问题。而且，这种管线柔软性较差。再者存在着的风险是，导电模塑物料与导线之间的接触在热成型过程中，在管线安装到汽车的过程中，例如狭窄弯曲半径（弯曲负载），多次冻结和解冻（低温变形），以及长期使用时发生变化。因此，电线或绞合线到导电模塑物料之间电子传输发生变化，这当然会对管线的加热性产生不利的影响。

在螺旋缠绕电极时可以获得更好的管线柔韧性。EP0312204A2公开了一种可加热管线，其中两个电极螺旋缠绕在管的周围，并嵌入到导电层中。所述嵌入通过以下方式实现，首先用导电模塑物料涂覆电极；随后电极缠绕在内部管周围，然后使用角形挤压头（Querspritzkopf）用导电模塑物料进行包覆。如此，电极和导电层之间的接触电阻实现最小化。但是嵌入的工艺是复杂的。涂覆电极时需要一种容易流动的导电性模塑物料，然而用于包覆的模塑物料必须要施加成为相对厚的层。EP0312204A2中设计为导电包覆层的表面是光滑的圆筒形；其中的图形还显示导线电线并没有向外部显示出来。

本发明的目的是克服现有技术中的缺点，特别是提供一种管材，其中一方面电极和导电聚合物基质之间具有有效和持久的连接，这样的结果是具有低的接触电阻，另一方面是可以容易地探明电极的位置，使得它们可以通过偶合在需要的位置相互接触以及加载电流。

通过一种生产可加热管材的方法已经实现了该目标，该方法包括如下步骤：

a）挤出两层管，其具有电绝缘内层和第一导电层，

b）至少两根电流导线作为电极螺旋缠绕在所述第一导电层周围，

c）任选地加热缠绕有电流导线的第一导电层，从而软化其表面，并将所述的电流导线压入和结合到表面中，

d）通过挤出施加第二层导电模塑物料，该层的厚度为0.1到1.5mm，优选0.2到1mm，更优选0.2到0.8mm，

e）施加由电绝缘塑料形成的外部包覆层。

电流导线嵌入到两个导电层之间降低了接触电阻。

外径以及管壁厚度原则上不受任何限制；它们仅仅取决于应用目的。但是，通常外径的范围为2.5到50mm，优选为3到30mm，更优选4到25mm，而管壁厚度优选的是0.8到4mm，更优选为1到3mm，特别优选为1到2.5mm。其中没有考虑向外部通过的电流导线的波峰。示例性的实施方式如下，每种情况下表示为外径×管壁厚度：

-SCR管线：3mm×1mm，4mm×1mm，5mm×1mm，8mm×1mm或12mm×1.5mm；

-柴油管线：6mm×1mm，8mm×1mm，10mm×1.5mm或25mm×2.5mm；

-汽车中燃料电池的气体供应管线：4mm×1mm，5mm×1mm，8mm×1mm，10mm×1mm或12mm×1.5mm。