CN102305319A - Scr应用汽车胶管及其生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种SCR应用汽车胶管及其生产工艺，由内向外依次为内管橡胶层、纤维线增强层和外管橡胶层，其工艺包括以下步骤：①将内外胶层的胶料组分送入密炼机混炼；②将密炼后的胶料进行快检试验；③将快检试验后的胶料放入直型机头的120挤出机挤出内管橡胶层；④用针织机在挤出的内管橡胶层上编织纤维线增强层，得到半成品；⑤在120挤出机上用T型机头在得到的半成品外挤出外管胶橡胶层；⑥胶管切断，硫化罐硫化；⑦将硫化后的胶管经清冼、割头，喷码标示后得到成品胶管。本发明简化了生产工艺，节约了成本，同时粘合牢固，产品质量好；密炼后的胶料具有良好的压缩应力释放性能，在多种油液中经过较长时间使用后能保持良好的渗透性。

Description

SCR应用汽车胶管及其生产工艺
技术领域
本发明涉及汽车工业领域，特别是安装在汽车尾气排放管路中用于连接尿素箱和液体传输泵之间的一种胶管，具体地说SCR应用汽车胶管及其生产工艺。 
背景技术
由于经济的发展，人们的生活水平不断提高，汽车已经成为人们的主要交通工具之一。随着人们环保意识、节能意识的增强，汽车尾气排放物对城市空气的污染问题，已成为当前重要的研究课题。随着欧V(国五)机动车尾气排放法规的执行，尾气排放标准给汽车领域带来了巨大挑战。本公司以宁波丰茂橡胶技术工程中心为技术公关机构，采用独立研究、自主开发的方式展开新产品的开发，并积极与汽车配套厂进行技术对接与交流。积极研制一种用于安装在汽车尾气排放管路连接尿素箱与液体传输泵之间胶管。目前世界上普遍采用选择性催化还原的方法，使用一种尿素水溶液促进汽车尾气中有害的氮氧化物(NOx)转化成为蒸汽和纯净水，从而减少汽车尾气中有害气体的排放。因此使用该项技术具有环保、节能的功效。汽车将会安装独立尿素箱，其盛装的尿素水溶液将通过一种橡胶胶管计量传输到催化剂喷射***。但是由于水性尿素或其它催化剂的特殊性，要求橡胶胶管在耐高温硬度变化率、体积变化率、强力变化率、伸长变化率等方面有很强的规定性要求，要能满足承受突然的增压力和很大的高低温差。然而普通的橡胶材料不具备这样的性能，这就需要使用特殊的橡胶材料来满足当前市场的需求。 
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状，而提供一种具有耐高温、耐低温、耐气候、耐化学性，耐油性，能承受突然的增压力，并且价格低、质量好，具有竞争优势的SCR应用汽车胶管及其生产工艺。 
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种SCR应用汽车胶管，包括输送选择性催化还原溶液用于消除汽车尾气中有害氮氧化物的胶管本体，胶管本体由内向外依次为内管橡胶层、纤维线增强层和外管橡胶层，其内管橡胶层和外管橡胶层由下列重量份的组分材料制备而成： 
三元乙丙橡胶                    100重量份
   过氧化物硫化剂                    5重量份
   交联剂TAIC                      2.5重量份
   防老剂RD                          2重量份
   补强剂550                        80重量份
   增塑剂2250                       12重量份
   硬脂酸                         1.5重量份。
为优化上述技术方案，采取的措施还包括： 
上述的纤维线增强层是芳纶线层。
上述的内管橡胶层为三元乙丙橡胶。 
一种SCR应用汽车胶管的生产工艺包括以下步骤： 
步骤1：按下列组分将胶料送入密炼机混炼，所述胶料的组分为：
三元乙丙橡胶                    100重量份
   过氧化物硫化剂                    5重量份
   交联剂TAIC                      2.5重量份
   防老剂RD                          2重量份
   补强剂550                        80重量份
   增塑剂2250                       12重量份
   硬脂酸                         1.5重量份；
步骤2：将密炼后的胶料进行快检试验，通过指定指标参数来控制胶料的门尼粘度、焦烧时间，以便后序的挤出工艺中橡胶和与芳纶线的粘合；
步骤3：将快检试验后的胶料放入直型机头的120挤出机挤出内管橡胶层；
步骤4：根据挤出的内管橡胶层的内径和外径选择相应针数的针织机在挤出的内管橡胶层上编织纤维线增强层，得到半成品；
步骤5：在120挤出机上用T型机头在步骤4得到的半成品外挤出外管胶橡胶层；
步骤6：将挤出外管胶橡胶层的胶管按规定要求切断，硫化罐硫化；
步骤7：将硫化后的胶管经清冼、割头，喷码标示后得到成品胶管。
上述的步骤1中的胶料采用逆向混合的方法，采用15RPM至20RPM的转子转速，冷却水的进水温度控制在20度以下，混炼后的出胶温度为110度至120度，可以允许填料和助剂在转子的机械作用下先行混合，硫化剂最后加入。 
上述的步骤3中直型机头的机头温度为65度、喂料口的温度为45度、内管的外径为5毫米至60毫米。 
上述的步骤4中针织机的节距为3毫米至5毫米。 
上述的步骤5中T型机头的机头温度为70度、喂料口的温度为45度、外管的外径为10毫米至80毫米。 
上述的步骤6中硫化罐硫化时间为20分钟。 
与现有技术相比，本发明的汽车胶管的静态工作压力范围可达-1bar到10bar，当环境温度上升至175度时，最大压力可达15bar，持续工作温度最高可达150度,最低持续性工作温度达-40度，因此本发明的胶管具有良好的耐高低温性能。并且该胶管的承受增压力非常强，当最大工作环境温度达到175度时，最大***压力能达到30bar，持续性水性尿素最大温度可达80度。本发明生产工艺流程先进，采用全机联动形式，激光测径仪控制内径和外径，挤出线产品尺寸稳定，合格率高，生产效率高，从而大大降低了生产成本，能满足耐高低温、耐化学性、耐腐浊、抗紫外线、臭氧等各种苛刻条件下使用。 
附图说明
图1是本发明的结构示意图； 
图2是图1的截面剖视结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。 
图1至图2所示为本发明的结构示意图。 
其中的附图标记为：胶管本体1、内管橡胶层2、纤维线增强层3、外管橡胶层4。 
如图1至图2所示，本发明的一种SCR应用汽车胶管，包括输送选择性催化还原溶液用于消除汽车尾气中有害氮氧化物(NOx)的胶管本体1，胶管本体1由内向外依次为内管橡胶层2、纤维线增强层3和外管橡胶层4，内管橡胶层2和外管橡胶层4由下列重量份的组分材料制备而成： 
三元乙丙橡胶                    100重量份
   过氧化物硫化剂                    5重量份
   交联剂TAIC                      2.5重量份
   防老剂RD                          2重量份
   补强剂550                        80重量份
   增塑剂2250                       12重量份
   硬脂酸                         1.5重量份。
本发明的胶管在材料选型方面，充分考虑能耐175度高温和耐-40度低温及耐膨胀力要求，在配方设计时，考虑到耐高温硬度变化率、体积变化率、强力变化率、伸长变化率等，在骨架层选择方面要考虑到耐高温性能，选择强力高，热收缩小的骨架材料，并且在试验设备上，本发明选择模拟汽车上的工作状态的脉冲试验机，同时参照欧盟车辆中止的条款指标经多次试验取得能够能满足耐高温、耐低温、耐气候、耐化学性，耐油性，能承受突然的增压力，以及在冷冻下可以承受尿素膨胀的胶管。采用这种组分的胶管，利用硫化剂的耐热性来提高耐热性缩短硫化时间，换句话说，传统的用硫磺硫化的胶管的耐热温度为150度，而用过氧化物硫化的胶管的耐热温度为175度，同时，传统的硫磺硫化所需的时间是40分钟，而用过氧化物硫化所需的时间是20分钟，大大提高生产效率，节省生产成本。 
为了取得更好的技术效果，作为改进，纤维线增强层是芳纶线层。以前传统的做管子是网眼的骨架层，采用这种方式管子收缩大，胶管强力也受影响，最终影响产品的脉冲性能。本发明采用网格方式的骨架层，管子收缩率小，不影响管子强力，能充分发挥芳纶线的强度高、伸长率小、脉冲性能好的特性，使本发明的强度更高。 
上述的内管橡胶层为三元乙丙橡胶。 
本发明所要解决的另一个技术问题是，提供一种SCR应用汽车胶管的生产工艺，其包括以下步骤： 
步骤1：按下列组分将胶料送入密炼机混炼，所述胶料的组分为：
三元乙丙橡胶                    100重量份
   过氧化物硫化剂                    5重量份
   交联剂TAIC                      2.5重量份
   防老剂RD                          2重量份
   补强剂550                        80重量份
   增塑剂2250                       12重量份
   硬脂酸                         1.5重量份；
步骤2：将密炼后的胶料进行快检试验，通过指定指标参数来控制胶料的门尼粘度、焦烧时间，以便后序的挤出工艺中橡胶和与芳纶线的粘合；
步骤3：将快检试验后的胶料放入直型机头的120挤出机挤出内管橡胶层；
步骤4：根据挤出的内管橡胶层的内径和外径选择相应针数的针织机在挤出的内管橡胶层上编织纤维线增强层，得到半成品；
步骤5：在120挤出机上用T型机头在步骤4得到的半成品外挤出外管胶橡胶层；
步骤6：将挤出外管胶橡胶层的胶管按规定要求切断，硫化罐硫化；
步骤7：将硫化后的胶管经清冼、割头，喷码标示后得到成品胶管。
上述的步骤1中的胶料采用逆向混合的方法，采用15RPM至20RPM的转子转速，冷却水的进水温度控制在20度以下，混炼后的出胶温度为110度至120度，可以允许填料和助剂在转子的机械作用下先行混合，硫化剂最后加入。 
上述的步骤3中直型机头的机头温度为65度、喂料口的温度为45度、内管的外径为5毫米至60毫米。 
上述的步骤4中针织机的节距为3毫米至5毫米。 
上述的步骤5中T型机头的机头温度为70度、喂料口的温度为45度、外管的外径为10毫米至80毫米。 
上述的步骤6中硫化罐硫化时间为20分钟。 
本发明挤出工艺由一条挤出线同时完成，这种生产工艺流程较为先进，采用全机联动形式，激光测径仪控制内径和外径，若尺寸微有波动测径仪信号会自动反馈到主控柜，挤出机速度将进行适当的微调，便于控制内、外径尺寸。全线联动挤出线产品尺寸稳定，合格率高，生产效率高，从而降低了生产成本。整线挤出有利于针织层与外胶层之间的粘合力。鉴于本发明的使用条件苛刻，尿素水溶液因浓度不同，有的在-40度时就会冻结，在冷冻下要能承受尿素膨胀。本发明的承压能力、附着力、耐高温性尤为重要，其中附着力与配方设计和纱线选型有关外，挤出机口型设计和整条线联动生产有密切的关系，整线生产有利于产品附着力的稳定性。 
本发明的生产工艺与现有技术相比，具有以下优点： 
一、由于胶管经挤出机挤出内胶层后，直接进行纤维线缠绕，无需挂浆和干燥工序，缠绕线直接与内胶层粘合，再经过挤出机直接在纤维增强层上挤出外胶层，直接达到粘合的效果，因此简化了生产工艺，节约了成本，同时粘合牢固，产品质量好。
二、胶料采用逆向混合的方法混合，能防止胶料过热焦烧，可以允许填料和助剂在转子的机械作用下先行混合，这样不会造成温度的上升，过氧化物硫化剂最后加入，是延长混炼时间来获得最佳的混炼效果，这样，密炼后的胶料具有良好的压缩应力释放性能，在多种油液中经过较长时间使用后保持良好的渗透性。 
本发明的主要性能指标如下： 
1、清洁度：每种尺寸，不同的清洁度。
2、气味：胶管不允许有臭气味。 
3、胶管尺寸：必须是最小的，要求没弯折和缠线痕迹。 
其结构参数要求如下： 
1、气密性和渗透性：在给定的压力和工作范围下，泄露＜2ccm/min或是渗透＜5ppmCARB。
2、管子膨胀范围：8%-5%。 
3、膨胀力：管子内压不超过10bar。 
4、弯曲半径：≤30mm自由移动。 
5、抗震性：能弥补地盘和传动***之间的相对运动，通过ISO016750-3TestVI和TestVII抗震测试。 
6、弹性模管的变化：允许温度：-5度-80度，弹性模量的变化＜1±15%。 
7、耐蒸汽喷射：通过DIN4005OIPX9K耐蒸汽喷射测试，性能不能。 
8、永久粘连：层建的附着力有永久的寿命。 
其化学参数要求为： 
1、耐化学性：尿素、盐水/水、机油、油脂、污染、自动传输流体、乙二醇（50%水）、丙二醇（50%水）、柴油、引擎脱脂剂、电池酸。
2、内层耐尿素和漏气。根据DIN70070/IS022241，因为内层是淋滤作用，尿素的污染是不允许的（储存尿素420l在80度下）。 
3、耐腐浊：通过SAEJ2044：SEP2002§7.1盐雾测试500小时后管子仍可以正常使用。 
4、抗氯锌：通过SAEJ2044：SEP2002§7.2测试，性能不变。 
5、抗紫外线、臭氧：通过外层ISO4892-2抗紫外线测试和IS01431臭氧测试。 
关于SCR，在化工行业，利用选择性催化还原（SCR）技术将烟气中的氮氧化物脱除的方法是当前世界上脱氮工艺的主流。选择性催化还原法是利用氨（NH3）对NOx还原功能，在320~400℃的条件下，利用催化剂作用将NOx还原为对大气没有影响的N2和水。“选择性”的意思是指氨有选择的进行还原反应，在这里只选择NOx还原。 催化剂是整个SCR***的核心和关键，催化剂的设计和选择是由烟气条件、组分来确定的，影响其设计的三个相互作用的因素是NOx脱除率、NH3的逃逸率和催化剂体积。在形式上主要有板式、蜂窝式和波纹板式三种。 这种方法多用在锅炉烟气的治理上，其催化温度一般需要300℃以上，在治理过程中还能够回收部分热能，但投资和运行费用较高，难以在中小企业中普及。气体在专用焚烧炉内进行焚烧的方法，其燃烧温度达到800-1400℃。吸附法是用硅胶、分子筛、活性炭等吸附剂将废气中的氮氧化物吸附，然后解吸并用水或碱液吸收以脱除氮氧化物。该法由于吸附剂用量多、设备庞大、再生频率高等原因，导致投资大、运行费用高、治理效果不稳定，因此应用并不广泛。电子束照射法则是采用电子束照射燃烧尾气，使尾气中含有的氮氧化物与固体微粒形成酸雾混合物，再用电吸尘器将其分离，该法目前仍处于小规模试验阶段运行，尚未达到工业化规模程度。干法处理技术的主要缺陷是不能有效地回收氮氧化物资源。其中主要反应（都是高温下铜铬 触媒催化条件）4NH3+6NO=5N2+6H2O 8NH3+6NO2=7N2+12H2O 4NH3+3O2=2N2+6H2O   4NH3+5O2=4NO+6H2O   2NH3可逆生成N2+3H2 
在汽车行业 SCR（Selective Catalyst Reduction）：选择性催化还原***。柴油机所产生的微粒(PM)和氮氧化物(NOx)是排放中两种最主要的污染物。从目前降低汽车尾气排放的技术途径来看，要达到欧Ⅳ排放标准，一般不再从发动机本身的结构方面采取措施，通常是采取排气后处理的方式来降低污染物的排放量，而尿素-SCR 选择性催化还原法是最具现实意义的方法，它能把发动机尾气中的NOx减少50%以上。SCR技术的优点：增加升功率降低热损耗(Low heat rejection)   对比欧三产品，发动机结构没有改变对比欧三产品，燃油经济性得到改善  机油更换周期更长（Low soot) 尿素的成本低升级至欧五的能力。
本发明的最佳实施例已阐明，由本领域普通技术人员做出的各种变化或改型都不会脱离本发明的范围。 

Claims (9)

1.一种SCR应用汽车胶管，包括输送选择性催化还原溶液用于消除汽车尾气中有害氮氧化物(NOx)的胶管本体，其特征是：所述胶管本体由内向外依次为内管橡胶层、纤维线增强层和外管橡胶层，所述的内管橡胶层和外管橡胶层由下列重量份的组分材料制备而成：                                                 
三元乙丙橡胶                    100重量份
   过氧化物硫化剂                    5重量份
   交联剂TAIC                      2.5重量份
   防老剂RD                          2重量份
   补强剂550                        80重量份
   增塑剂2250                       12重量份
   硬脂酸                         1.5重量份。
2.根据权利要求1所述的SCR应用汽车胶管，其特征是：所述的纤维线增强层是芳纶线层。
3.根据权利要求1所述的SCR应用汽车胶管，其特征是：所述的内管橡胶层为三元乙丙橡胶。
4.一种制备权利要求1所述的SCR应用汽车胶管的生产工艺，其特征是：包括以下步骤：
步骤1：按下列由下列重量份的组分材料配制的胶料送入密炼机混炼，该胶料的组分为：
三元乙丙橡胶                    100重量份
   过氧化物硫化剂                    5重量份
   交联剂TAIC                      2.5重量份
   防老剂RD                          2重量份
   补强剂550                        80重量份
   增塑剂2250                       12重量份
   硬脂酸                         1.5重量份；
步骤2：将密炼后的胶料进行快检试验，通过指定指标参数来控制胶料的门尼粘度、焦烧时间，以便后序的挤出工艺中橡胶和与芳纶线的粘合；
步骤3：将快检试验后的胶料放入直型机头的120挤出机挤出内管橡胶层；
步骤4：根据挤出的内管橡胶层的内径和外径选择相应针数的针织机在挤出的内管橡胶层上编织纤维线增强层，得到半成品；
步骤5：在120挤出机上用T型机头在步骤4得到的半成品外挤出外管胶橡胶层； 
步骤6：将挤出外管胶橡胶层的胶管按规定要求切断，硫化罐硫化；
步骤7：将硫化后的胶管经清冼、割头，喷码标示后得到成品胶管。
5.根据权利要求4所述的SCR应用汽车胶管的生产工艺，其特征是：所述的步骤1中的胶料采用逆向混合的方法，采用15RPM至20RPM的转子转速，冷却水的进水温度控制在20度以下，混炼后的出胶温度为110度至120度，可以允许填料和助剂在转子的机械作用下先行混合，硫化剂最后加入。
6.根据权利要求5所述的SCR应用汽车胶管的生产工艺，其特征是：所述的步骤3中直型机头的机头温度为65度、喂料口的温度为45度、内管的外径为5毫米至60毫米。
7.根据权利要求6所述的SCR应用汽车胶管的生产工艺，其特征是：所述的步骤4中针织机的节距为3毫米至5毫米。
8.根据权利要求7所述的SCR应用汽车胶管的生产工艺，其特征是：所述的步骤5中T型机头的机头温度为70度、喂料口的温度为45度、外管的外径为10毫米至80毫米。
9.根据权利要求8所述的SCR应用汽车胶管的生产工艺，其特征是：所述的步骤6中硫化罐硫化时间为20分钟。
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