CN1087820C - 多层软管及制造该软管的方法 - Google Patents

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Abstract

揭示一种多层软管，包括：一由聚丁基橡胶构成并形成软管内通道的内管层，一由聚丁基橡胶和氯丁橡胶的混合橡胶材料构成并形成内管层外侧的胶合层，以及一由氯丁橡胶构成并形成胶合层外侧的表皮层，所述内管层和所述表皮层系通过介于其间的胶合层整体胶合。

Description

多层软管及制造该软管的方法
技术领域
本发明涉及一种包含由聚丁基橡胶构成并形成软管内通道的内管层和由氯丁橡胶构成并与内管层外表面胶合的表皮层的多层软管。
背景技术
由于用于形成软管内通道的内管层的聚丁基橡胶具有耐油、耐汽油及耐溶剂的性能，在车辆及类似机动车中多层软管被广泛用作与燃料蒸汽接触的真空软管。在这种场合，基于组成表皮层的氯丁橡胶(CR)的特性与内管层胶合的表皮层呈现耐臭氧和耐化学制品的性能。
然而，由于聚丁橡胶，作为代表性例子如丙烯睛丁二烯共聚物(NBR)很难通过硫化胶合方法与CR胶合，内管层与表皮层的相互胶合采用以下方法。首先，从一挤压机的的挤压头将NBR挤到心轴表面形成一小直径的管体，在该NBR的管体外表面涂布适当的胶合剂如RFL(一种含有间苯二酚-甲醛乳胶树脂的胶合剂)或在该NBR的管体外表面涂布适当的溶剂如使NBR膨润并活性化的三氯乙烯等。然后，从围绕涂布有胶合剂或溶剂的NBR管体的挤压头将CR与NBR管体同轴挤出，以将CR管体层压到NBR管体上去。在涂布胶合剂或溶剂时，一般通过在NBR管体外表面上编入加强纱形成一加强层。
因此，在制造含有内管层和与内管层胶合的表皮层的多层软管时就需要进行将胶合剂或溶剂涂布到NBR管体外表面上去的麻琐的操作。而且步骤复杂而使成本增加。胶合剂如RFL或溶剂如三氯乙烯必须在与空气接触的状态下加以干燥以保证胶合强度和NBR的膨润并活性化。因此，不能采用将这些胶合剂或溶剂与NBR和CR一起以层压方式从挤压机挤出的步骤，而采用上述涂布步骤。
本发明的目的在于解决现有技术方法中存在的问题，简化多层软管制造过程中表皮层与内管层的胶合步骤。
本发明人为解决这些问题进行了大量研究，从而完成了本发明。
本发明内容
本发明涉及一种多层软管，它包括：一由聚丁基橡胶构成并形成软管内通道的内管层，一由聚丁基橡胶和氯丁橡胶的混合橡胶材料构成并在内管层外形成的胶合层，以及一由氯丁橡胶构成并在胶合层外形成的表皮层，其特征在于，所述内管层和表皮层系通过介于其间的胶合层整体胶合。
此外，本发明涉及一种生制造多层软管的方法，该方法包括将将用于形成内管层的聚丁基橡胶、用于形成胶合层的由聚丁基橡胶和氯丁橡胶构成的混合橡胶材料、以及用于形成表皮层的氯丁橡胶以使胶合层介于内管层与表皮层之间的这样一种方式相互层压地同时挤出的步骤，以及通过硫化处理使内管层和表皮层与介于其间的胶合层整体胶合的步骤。
硫化处理可以是通常所进行的处理，其处理条件为例如约在150-170℃时，约进行20-60分钟。
作为聚丁基橡胶的例子，可由聚丁基聚合物、丙烯睛丁二烯共聚物(NBR)、苯乙烯-聚丁基橡胶共聚物(SBR)等制成。
当然，内管层和表皮层的橡胶材料可含有一般橡胶组成物所含有的各种添加剂。
在本发明多层软管的混合橡胶材料中，聚丁基橡胶的重量比例最好为10-50％，其余为前述的氯丁橡胶。
在本发明的多层软管中，当构成胶合层的聚丁基橡胶的重量比例为5％或大于5％，最好为10％或大于10％；而氯丁橡胶的重量比例为95％或小于95％，最好为90％或小于90％时，即使内管层包含的聚丁基橡胶比例小，也可保证内管层与胶合层橡胶间的交联，并可以一实用的胶合强度胶合内管层与表皮层，而这是比较理想的。此外，当聚丁基橡胶的重量比例为70％或小于70％，最好为50％或小于50％；氯丁橡胶的重量比例为30％或大于30％，最好为50％或大于50％时，可分别可靠地保证胶合层橡胶与内管层橡胶以及表皮层橡胶之间的交联，并还可以一实用的胶合强度胶合内管层与表皮层，而这是比较理想的。
当将上述混合橡胶材料与聚丁基橡胶和氯丁橡胶一起以层压方式挤出以使由混合橡胶材料构成的胶合层介于内管层与表皮层之间时，胶合层的厚度较佳为约0.2毫米或更多，以均匀地形成由混合橡胶材料构成的胶合层。而且胶合层的厚度最好为约1.0毫米或小于1.0毫米，以免在各层相互剥离时损坏胶合层本身。
同时，最好使含有加强纱编织物的加强层与胶合层一起介于内管层与表皮层之间。按照具有这种结构的多层软管，胶合层的混合橡胶中的聚丁基橡胶与内管层中的聚丁基橡胶或胶合层的混合橡胶中的氯丁橡胶与表皮层中的氯丁橡胶系通过加强层中的加强纱的接合加以交联，其结果是除内管层和表皮层外，也可通过加入胶合层将加强层一体胶合。因此，可通过该加强层使多层软管本身得到加强。在这种场合，加强纱最好是熔纺聚酯树脂如聚乙烯对酞酸盐、聚酰胺树脂如尼龙6和尼龙66等进行制备的树脂纤维。
在制造本发明的多层软管的过程中，系将上述混合橡胶材料与聚丁基橡胶和氯丁橡胶一起以层压方式挤出，以使由混合橡胶材料构成的胶合层介于内管层与表皮层之间。当这些橡胶材料以这种方式被层压和挤出时，混合橡胶材料以半熔融状态与半熔融状态的内管层的聚丁基橡胶与半熔融状态的表皮层的氯丁橡胶接触。通过其后的硫化处理，胶合层的混合橡胶中的聚丁基橡胶和内管层中的聚丁基橡胶交联，而且胶合层的混合橡胶中的氯丁橡胶和表皮层中的氯丁橡胶交联，因而使内管层和表皮层与介于其间的胶合层整体胶合。这样，在使内管层与表皮层相互胶合时就不需要涂布胶合剂或溶剂的步骤，故可简化表皮层与内管层的胶合。
附图简单说明
图1为本发明一实施例的多层软管的部分切去的立体图。
图2为多层软管放大的轴向剖面图。
图3为说明对多层软管评价试验(胶合强度试验)的示意图。
图4为表示由胶合强度试验所得胶合强度与NBR/CR混合橡胶的混合比之间关系的曲线图。
图5为表示由胶合强度试验所得胶合强度与胶合层厚度之间关系的曲线图。
具体实施方式
以下通过实例说明本发明多层软管的实施例。
图1为本发明一实施例的多层软管20的部分切去的立体图。图2为多层软管20的放大的轴向剖面图。
如图1和2所示，多层软管20从软管内通道侧壁20a起依次地具有被层压的内管层21，胶合层22，加强纱层23和表皮层24。内管层21形成软管的内通道20a并要求对于通过内通道的流体具有抗耐性。在本实施例中，内管层21由具有耐油性、耐汽油性和耐溶剂性的丙烯睛丁二烯共聚物(NBR)制成。在多层软管20为所含有的车辆的燃料(汽油)蒸汽与内通道20a的壁接触的真空软管的情况下，内管层21的厚度约为1.7毫米或大于1.7毫米，内通道20a的内径约为8.73毫米。
表皮层24在轴向上罩复内管层21并构成多层软管20的表皮，它由具有耐臭氧和耐化学物的氯丁橡胶(CR)形成。在多层软管20为如上所述的真空软管的情况下，表皮层24的厚度约为0.7毫米或大于0.7毫米，表皮层24的外径，即多层软管20的外径约为17.46毫米。
胶合层22与加强纱层23一起介于内管层21与表皮层24之间并通过介于其间的加强纱层23将内管层21与表皮层24相互胶合。该胶合层22系由以后述比例的NBR和CR混合物构成的混合橡胶(以下称为NBR/CR混合橡胶)形成。胶合层22的厚度约为0.2毫米或大于0.2毫米，以通过从一挤压机挤出均匀地形成胶合层，而为避免在挤出后的硫化处理时胶合层本身损坏则其厚度约为1.0毫米或小于1.0毫米。在本实施例中约为0.5毫米。
加强纱层23与胶合层22一起介于内管层21与表皮层24之间并用作多层软管20与胶合层22胶合后的一加强层。在这种场合，所用的加强纱为树脂纤维，如聚乙烯对酞酸盐、尼龙6、尼龙66等并通过一编织装置编入。在这种场合，纤维的外径根据所要求的耐久性确定，而在本实施例中约为0.5毫米。
下面说明上述多层软管20的制造方法。在制造本实施例多层软管20时进行一系列使用挤压机的所知的挤出步骤和一个在这些挤出步骤之后的硫化步骤。首先，从具有同轴地设置有多个挤压头的复合模具头的挤压机同轴并同时地挤出内管层21、胶合层22和表皮层24。即从复合模具头最内部的挤压头将形成内管层21用的NBR以熔融状态挤出，而从其外侧的挤压头将形成胶合层22用的NBR/CR混合橡胶以熔融状态挤出，另外通过一编织装置在其外侧编入形成加强纱层23用的加强纱。此外，从最外侧的挤压头将形成表皮层24用的CR以熔融状态挤出。在这种场合，橡胶系从各挤压头挤出，故各层具有上述厚度。
当以这种方式同轴并同时地挤出内管层21、胶合层22、加强纱层23和表皮层24时，已挤出的胶合层22的NBR/CR混合橡胶以半熔融状态与半熔融状态的内管层21的NBR接触。另一方面，半熔融状态的NBR/CR混合橡胶通过编入加强纱层23与半熔融状态的表皮层24的CR接触。
接着进行硫化处理。硫化条件设定在150-170℃时20-60分钟(本实施例中为150℃×30分钟)。通过硫化步骤，胶合层22的NBR/CR混合橡胶中的NBR与内管层21的NBR直接交联。同时，胶合层22的NBR/CR混合橡胶中的CR通过编入加强纱层23与表皮层24的CR交联。因此，在硫化处理后，内管层21和表皮层24通过介于其间的带有加强纱层23的胶合层22一体胶合，从而制造出多层软管20。因此在胶合内管层21和表皮层24时不需要涂布胶合剂或溶剂的步骤，即可将表皮层24与内管层21完全地胶合。此外，还可通过省去涂布步骤降低成本。
下面说明对于上述实施例的多层软管20的评价试验(胶合强度试验)。图3为表示试验状态的立体图。采用一长度为25毫米的样管进行试验。图3中，内管层21与表皮层24(其间为加强纱层23)之间的胶合强度是通过沿箭头方向以30毫米/分的速度拉动包含加强纱层23和表皮层24的部分并测量使所述部分从胶合层22剥离所需的力(拉力)来确定的。
改变胶合层22(厚度约为0.5毫米)中的NBR/CR混合橡胶中的混合比例，在具有以上述方式胶合的内管层21、胶合层22与表皮层24的多层软管20上测量上述拉力。测量结果示于图4。在图4中NBR的重量比例为0％和CR的重量比例为0％意味着组成NBR/CR混合橡胶的胶合层22不存在。
当NBR/CR混合橡胶的混合比例处在如图4所示斜线区域中时，其中NBR的重量比例为5％或大于5％，最好为10％或大于10％，CR的重量比例为95％或95％，最好为90％或更少一90％，而NBR的重量比例为70％或70％，最好为50％或50％，CR的重量比例为30％或大于30％，最好为50％或大于50％，可将内管层21与表皮层24以约55N/25mm的胶合强度牢固地固定。该胶合强度等于或大于内管层21与表皮层24通过涂布在内管层21表面上的胶合剂如RFL或溶剂如三氯乙烯加以胶合的传统软管的胶合强度。
当混合比例在上述范围内时即认为已获得高的胶合强度，由于即使在NBR的重量比例很小，例如为5％或大于5％，最好为10％或大于10％的场合，也可保证胶合层22中的NBR/CR混合橡胶中的NBR与内管层21中的NBR交联；而且，即使在CR的重量比例很小，例如为30％或大于30％，最好为50％或大于50％的场合，也可分别保证NBR/CR混合橡胶中的NBR与内管层21中的NBR以及NBR/CR混合橡胶中的CR与表皮层24的CR交联。
然后检查胶合层22的厚度与胶合强度之间的关系。即，通过改变胶合层22的厚度，在通过相应厚度的胶合层22对内管层21与表皮层24加以胶合的多层软管20上对上述拉力进行测量。测量结果表示在图5中。胶合层22中NBR/CR混合橡胶的混合比例为NBR的重量比例为30％，CR的重量比例为30％。
由图5可见，当胶合层22的厚度如图5中斜线区域所示为约0.2毫米-约1.4毫米，较佳为约0.2毫米-约1.0毫米时，可以大约60N/25mm的胶合强度牢固地对内管层21与表皮层24加以胶合。而当胶合层22的厚度在上述范围内时，胶合强度变化不大。另一方面，当胶合层的厚度约超过1.4毫米时，胶合强度下降较多。当胶合层的厚度约为1.4毫米时，胶合强度约为42N/25mm。在这种场合，该胶合强度等于胶合层本身的断裂强度。
当胶合层22的厚度在上述范围内时即认为已获得高的胶合强度，这是由于当胶合层22的厚度为约0.2毫米或更多大于0.2毫米时即可通过对NBR/CR混合橡胶加以挤出而均匀地形成胶合层22，并可通过形成均匀的胶合层22将内管层与表皮层牢固地胶合；并且由于当厚度为约0.1毫米或小于0.1毫米时即能可靠地避免在剥离时损坏胶合层本身。
以上通过实施例对本发明作了说明。本发明并不限于这些实例或实施例，而能在不超出本发明范围的情况下以各种实施例的形式加以实施。例如，可将加强纱层23装设在内管层21的外表面上并将胶合层22设置在表皮层24的内表面上来形成多层软管20。
本申请是以1996年7月24日在日本递交的申请号为214185/1996的日本专利申请为基础，现附上该在先申请文本的副本作为参考。

Claims (5)

1.一种多层软管，包括：一由聚丁基橡胶构成并形成软管内通道的内管层，一由聚丁基橡胶和氯丁橡胶的混合橡胶材料构成并在内管层外形成的胶合层，以及一由氯丁橡胶构成并在胶合层外形成的表皮层，其特征在于，所述内管层和所述表皮层系通过介于其间的胶合层整体胶合。
2.如权利要求1所述的多层软管，其特征在于，所述混合橡胶材料包括重量比例为约10％-约50％的聚丁基橡胶，其余为氯丁橡胶。
3.如权利要求1或2所述的多层软管，其特征在于，所述胶合层具有约0.2毫米-约1.0毫米的厚度。
4.如权利要求1或2所述的多层软管，其特征在于，一含有加强纱编织的加强层与胶合层一起介于所述内管层和所述表皮层之间。
5.一种制造多层软管的方法，包括将一用于形成内管层的聚丁基橡胶、一用于形成胶合层的由聚丁基橡胶和氯丁橡胶构成的混合橡胶材料以及一用于形成表皮层的氯丁橡胶以使胶合层介于内管层与表皮层之间的方式相互层压地同时挤出的步骤，以及一通过硫化处理使内管层和表皮层系通过介于其间的胶合层整体胶合的步骤。
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