CN103899855B - 一种高压胶管及其生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高压胶管及其生产工艺，该高压胶管从内向外依次为内胶层、第一增强层、中胶层、第二增强层、外胶层及超高分子量聚乙烯膜，外胶层含有90-110份的乙丙胶、4.5-5.2份的氧化锌，0.8-1.2份的硬脂酸、55-65份的炭黑、20-22份的二丁酯、0.48-0.55份的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、1.2-1.8份的促进剂和1.2-1.8份的硫磺。该生产工艺的特点是在现有工艺基础上增加以下步骤：挤压完外胶层后经过加热筒，当外胶层的温度达到120℃-150℃时，将超高分子量聚乙烯膜覆在外胶层上；缠上水布，硫化。该高压胶管高耐磨、抗冲击、耐腐蚀、耐低温、自润滑、抗粘附、使用寿命长、卫生无毒。

Description

一种高压胶管及其生产工艺
技术领域
本发明涉及高压胶管加工制造领域，特别是涉及一种覆有超高分子量聚乙烯膜的高压胶管及其生产工艺。
背景技术
高压胶管广泛应用于石油化工、煤炭、电力、交通运输、医疗器械、机械制造、采矿、船舶、汽车等领域。高压胶管有超高压钢丝缠绕管、高压钢丝编织管、棉线缠绕高压管、棉线编织高压管等多种产品，主要包括内胶层、第一增强层、中胶层、第二增强层及外胶层。
现有的高压胶管尚存在以下不足：
1、耐磨性差、使用一段时间后，胶管的外胶层表面易被磨破、砸伤、损坏等，使增强层裸露在外面锈蚀，造成管体漏液而报废。
2、不耐冲击（不耐撞击），受到冲击、撞击后外胶表面损坏而使增强层的钢丝锈蚀，造成管体漏液而报废。
3、现有的高压胶管不耐化学腐蚀，不能在酸性或碱性环境中使用。
4、无自润滑性。
5、不耐低温，当温度低于（-100℃）时胶层会龟裂。
6、外胶层含大量有机物质，有一定毒性，人体直接与外胶层接触，不利于身体健康。
7、拉伸强度低，没有弹性。
8、密度大，且外胶层及内胶层管壁较厚，增加了胶管的重量，不利于搬运、安装，且大量浪费资源。
9、外胶层表面易粘连各种杂质、介质，易吸水，造成管体加重，并危害人体健康。
10、性能方面较为单一，满足不了煤炭行业、石油工业、机械制造、冶金行业、食品行业等重要领域对高压管综合性能要求的不断提高。
超高分子量聚乙烯（UHMWPE）具有耐磨、耐冲击、自润滑、耐低温、抗粘附、卫生无毒、吸收冲击、消声效果佳、耐环境应力开裂性好、轻便等许多优点，不断被应用到各个领域。超高分子量聚乙烯有如此多的优点，若将超高分子量聚乙烯应用到高压胶管的加工制造上，可以解决现有高压胶管使用时存在的很多缺点。把超高分子量聚乙烯膜覆在现有高压胶管内、外胶层表面，并使其和高压胶管内、外胶层完美粘联、融合为一体就是本发明要解决的技术难题。因超高分子量聚乙烯的分子量超高在150万以上，熔融粘度很高，很难与原高压管的内、外胶结合在一起，无法将熔融状态的超高分子量聚乙烯膜覆在其内、外胶层的表面；而且超高分子量聚乙烯膜更难与原高压胶管的内、外胶完美结合粘联、融为一体，也可表述为“水火不相容”。如何将高压胶管与超高分子量聚乙烯结合起来，创造一种耐磨性好、耐腐蚀、耐低温、抗冲击（耐撞击）、自润滑、不粘附、吸水性小、卫生无毒、拉伸强度超高、冲击能吸收性特强，密度小、质量轻、稳定性好、使用寿命长并具有优良的噪声阻尼性能及削音效果的高压胶管及其生产工艺,实属当前重要研发课题之一。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高压胶管及其生产工艺，使其高耐磨、耐腐蚀、耐低温、抗冲击、自润滑、不粘附、吸水性小、卫生无毒、拉伸强度超高、冲击能吸收性特强，密度小、质量轻、稳定性好、使用寿命长并具有优良的噪声阻尼性能及削音效果。
为解决上述技术问题，本发明提供一种高压胶管，从内向外依次为内胶层、第一增强层、中胶层、第二增强层、外胶层及超高分子量聚乙烯膜，所述的外胶层含有90-110重量份的乙丙胶、4.5-5.2重量份的氧化锌，0.8-1.2重量份的硬脂酸、55-65重量份的炭黑、20-22重量份的二丁酯、0.48-0.55重量份的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、1.2-1.8重量份的促进剂和1.2-1.8重量份的硫磺。
进一步的，所述的内胶层与所述的外胶层成分相同，内胶层的内侧覆有超高分子量聚乙烯膜。
所述的促进剂为TMTD。
所述的炭黑为N330和N550。
所述的外胶层含有100重量份的乙丙胶、5重量份的氧化锌，1重量份的硬脂酸、60重量份的炭黑N330、20重量份的二丁酯、0.5重量份的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、1.5重量份的促进剂TMTD和1.5重量份的硫磺。
所述的第一增强层、第二增强层均为钢丝层或棉线层。
本发明还提供一种高压胶管的生产工艺，包括以下步骤：
A、通过挤出机在内管芯上挤出内胶层；
B、在内胶层上编织第一增强层；
C、在第一增强层上挤压中胶层；
D、在中胶层上编织第二增强层；
E、在第二增强层上挤压外胶层；
F、经过加热筒，使外胶层的温度达到120℃-150℃，将所述的超高分子量聚乙烯膜通过口模覆在外胶层上；
G、在超高分子量聚乙烯膜上缠上水布，硫化65-85分钟，硫化完成后解开水布。
作为一种改进，所述的硫化温度为148℃-150℃。
在所述的步骤A之前增加如下步骤：将超高分子量聚乙烯膜覆在内管芯上。
所述的内管芯为钢管芯、PPR芯或橡胶芯。
采用这样的设计后，本发明至少具有以下优点：
1、本发明的高压胶管经过反复试验改良而成，内胶层、外胶层可与超高分子量聚乙烯（UHMWPE）膜紧密粘联，完美地融合在一起，形成整体，且不易脱层。
2、本发明的高压胶管有极高的耐磨性，其沙浆磨耗指数与其他材料相比是PA66的五分之一，是HEUHMW和PVC的十分之一，与金属相比，是碳钢的七分之一，黄铜的1/27。
3、本发明的外层覆有超高分子量聚乙烯膜，耐冲击性特强，其抗冲击强度约为耐冲击PC的2倍，ABS的5倍，POM和PBTP的10余倍。其抗冲击强度随超高分子量聚乙烯的分子量的增大而增大，超高分子量聚乙烯的分子量为150万时达到耐冲击强度最大。而且它在液氮中（-195℃）也能保持优异的耐冲击强度。此外，他的反复冲击表面硬度很高。
4、采用超高分子量聚乙烯膜的高压胶管具有自润滑性，超高分子量聚乙烯膜的动摩擦因数在水润滑条件下是PA66和POM的1/2，在无润滑条件下与塑料中自润滑性最好的聚四氟乙烯相当；当它以滑动或转动形式工作时，比钢和黄铜加润滑油后的润滑性还要好，性能十分优异。
5、有优异的耐腐蚀性，除强氧化性酸液外，在一定温度和浓度范围内能耐各种腐蚀性介质（酸、碱、盐、油等）及有机介质（荼溶剂除外）。试验表明，本发明的高压胶管外表面在20℃和80℃的80种有机溶剂中浸渍30天，无任何反常现象，其他物理性能也几乎没有变化。
6、可吸收冲击能，具有优良的噪声阻尼性能及削音效果。
7、有优异的耐低温性，在液氮温度（-269℃）下仍具有延展性，可用作核工业的耐低温部件。
8、超高分子量聚乙烯膜卫生无毒，完全符合日本卫生协会的标准，并得到美国食品及药物行政管理局和美国农业部的认可，可用于接触食物和药品，对人体健康无害，内、外层覆超高分子量聚乙烯膜避免了人体与橡胶的直接接触，避免了橡胶对人体的危害，有利于人体健康，有利于环保、低碳发展。
9、有优异的不粘附性，超高分子量聚乙烯膜表面吸附能力非常微弱，其抗粘附能力仅次于塑料中不粘性最好的PTFE，因而制品表面与其他材料不易粘附，耐油性很强，尤其适合油性作业。
10、本发明的吸水性小，超高分子量聚乙烯膜的吸水率很低，一般小于0.01%，仅为PA66的1%，因而在加工成型前不必干燥处理。
11、本发明的高压胶管的内胶层、外胶层厚度为现有技术的一半即可达到强度及其他指标的要求，可减少原材料的使用量，降低成本；而且减少了污染物的排放量，有利于环境的保护。使用寿命长，减少了胶管的更换频率及废管的数量，进一步节约了大量资源，真正做到了节能、减排、环保。
12、超高分子量聚乙烯膜密度低，比其他所有工程塑料都低，因此，本发明的高压胶管的重量轻、胶管的管壁薄，搬运、安装方便。而且，内外胶层厚度减小后安装、搬运更方便，现有的胶管管壁较厚，安装时需将胶管端部的外胶层部分切削、扒皮处理，本发明的高压胶管安装接头时无需对胶管进行较大的切削，安装方便、简洁。
13、本发明的高压胶管拉伸强度高、弹性好，应用广泛，实用性强。
14、有优良的电气绝缘性能，抗静电、吸噪音，有比HDPE更高耐环境应力开裂性及耐r-射线能力。
15、本发明的高压胶管生产时采用尼龙水布缠绕，可增加超高分子量聚乙烯膜与外胶层的粘合力，使胶料填满增强层，起到模具作用。
附图说明
上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1是本发明一种高压胶管的结构示意图。
图2是内胶层覆超高分子量聚乙烯膜的高压胶管结构示意图。
图3是覆超高分子量聚乙烯膜工艺示意图。
具体实施方式
下面以包含两层增强层的高压钢丝编织管为例对本发明做进一步解释：
参照图1所示，本发明提供一种高压胶管，从内向外依次为内胶层1、第一增强层2、中胶层3、第二增强层4、外胶层5及超高分子量聚乙烯膜6，所述的外胶层5含有90-110重量份的乙丙胶、4.5-5.2重量份的氧化锌，0.8-1.2重量份的硬脂酸、55-65重量份的炭黑、20-22重量份的二丁酯、0.48-0.55重量份的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、1.2-1.8重量份的促进剂和1.2-1.8重量份的硫磺。
所述的炭黑优选为N330、N550，所述的促进剂优选为TMTD。
参照图2所示，较佳的，所述的内胶层1与所述的外胶层5成分相同，内胶层1的内侧还覆有超高分子量聚乙烯膜6。
实施例1
所述的高压胶管从内向外依次为内胶层1、第一钢丝层2、中胶层3、第二钢丝层4、外胶层5及超高分子量聚乙烯膜6，所述的外胶层5各组分为：100重量份的乙丙胶、5重量份的氧化锌，1重量份的硬脂酸、60重量份的炭黑N330、20重量份的二丁酯、0.5重量份的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、1.5重量份的促进剂TMTD和1.5重量份的硫磺。
实施例2
所述的高压胶管从内向外依次为内胶层1、第一钢丝层2、中胶层3、第二钢丝层4、外胶层5及超高分子量聚乙烯膜6，所述的外胶层5各组分为：100重量份的乙丙胶、5重量份的氧化锌，1重量份的硬脂酸、60重量份的炭黑N330、22重量份的二丁酯、0.5重量份的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、1.5重量份的促进剂TMTD和1.5重量份的硫磺。
实施例3
所述的高压胶管从内向外依次为内胶层1、第一钢丝层2、中胶层3、第二钢丝层4、外胶层5及超高分子量聚乙烯膜6，所述的外胶层5各组分为：95重量份的乙丙胶、5重量份的氧化锌，0.95重量份的硬脂酸、60重量份的炭黑N550、21重量份的二丁酯、0.5重量份的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、1.5重量份的促进剂TMTD和1.5重量份的硫磺。
本发明所用的中胶层3为现有的普通中胶层3，内胶层1及外胶层5除组成与现有技术不同外，其生产方法可用现有的高压胶管的生产工艺制造。
本发明还提供上述高压胶管的生产工艺，包括以下步骤：
A、通过挤出机在内管芯上挤出内胶层1；
B、在内胶层1上编织第一增强层2；
C、在第一增强层2上挤压中胶层3；
D、在中胶层3上编织第二增强层4；
E、在第二增强层4上挤压外胶层5；
F、经过加热筒，使外胶层5的温度达到120℃-150℃，将所述的超高分子量聚乙烯膜6通过口模7覆在外胶层5上。
G、在超高分子量聚乙烯膜6上缠上水布，硫化65-85分钟，其中，硫化温度为148℃-150℃，硫化完成后解开水布。
所述的内管芯为钢管芯、PPR芯或橡胶芯。
所述的水布优选为尼龙水布。
参照图3所示，所述的超高分子量聚乙烯膜6的宽略大于高压胶管的外胶层5外径，超高分子量聚乙烯膜6按图3所示方式沿纵向压在外胶层5上。
实施例4
在所述的步骤A之前增加如下步骤：将超高分子量聚乙烯膜6覆在内管芯上。然后在覆有超高分子量聚乙烯膜6的内管芯上挤压上内胶层1；在内胶层1上编织第一增强层2；在第一增强层2上挤压中胶层3；在中胶层3上编织第二增强层4；在第二增强层4上挤压外胶层5，在挤压外胶层5后经过加热筒温度为120℃-150℃时，覆超高分子量聚乙烯膜6，在超高分子量聚乙烯膜6上缠上水布，硫化65-85分钟，其中，硫化温度为148℃-150℃。此时，超高分子量聚乙烯膜分别与内胶层1、外胶层5粘联、融合为一体。
所述的内胶层1、中胶层3及外胶层5的挤出可通过现有的挤出工艺实现。
本发明的高压胶管可为高压钢丝编织管、高压钢丝缠绕管、棉线缠绕高压管、棉线编织高压管等多种类型的胶管，并可适用于不同大小的管径。本发明的高压胶管可以有一层或多层增强层，层数越多承受压力越大。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种高压胶管，其特征在于：从内向外依次为内胶层、第一增强层、中胶层、第二增强层、外胶层及超高分子量聚乙烯膜，所述的外胶层含有90－110重量份的乙丙胶、4.5－5.2重量份的氧化锌，0.8－1.2重量份的硬脂酸、55－65重量份的炭黑、20－22重量份的二丁酯、0.48－0.55重量份的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、1.2－1.8重量份的促进剂和1.2－1.8重量份的硫磺。
2.根据权利要求1所述的一种高压胶管，其特征在于：所述的内胶层与所述的外胶层成分相同，内胶层的内侧覆有超高分子量聚乙烯膜。
3.根据权利要求1所述的一种高压胶管，其特征在于：所述的促进剂为TMTD。
4.根据权利要求1所述的一种高压胶管，其特征在于：所述的炭黑为N330和N550。
5.根据权利要求1所述的一种高压胶管，其特征在于：所述的外胶层含有100重量份的乙丙胶、5重量份的氧化锌，1重量份的硬脂酸、60重量份的炭黑N330、20重量份的二丁酯、0.5重量份的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、1.5重量份的促进剂TMTD和1.5重量份的硫磺。
6.根据权利要求1所述的一种高压胶管，其特征在于：所述的第一增强层、第二增强层均为钢丝层或棉线层。
7.一种权利要求1所述一种高压胶管的生产工艺，其特征在于包括以下步骤：
A、通过挤出机在内管芯上挤出内胶层；
B、在内胶层上编织第一增强层；
C、在第一增强层上挤压中胶层；
D、在中胶层上编织第二增强层；
E、在第二增强层上挤压外胶层；
F、经过加热筒，当外胶层的温度达到120℃－150℃时，将所述的超高分子量聚乙烯膜通过口模覆在外胶层上；
G、在超高分子量聚乙烯膜上缠上水布，硫化65－85分钟，硫化完成后解开水布。
8.根据权利要求7所述的一种高压胶管的生产工艺，其特征在于：所述的硫化温度为148℃－150℃。
9.根据权利要求7所述的一种高压胶管的生产工艺，其特征在于：所述的内管芯为钢管芯、PPR芯或橡胶芯。
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