CN114352815B - 一种陶瓷橡胶管及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种陶瓷橡胶管及其制备方法，陶瓷橡胶管沿径向由内向外依次包括相互固定的陶瓷片和橡胶层，橡胶层内部设置有帘线加强层。本发明的陶瓷橡胶管使用寿命长，有利于降低成本、节约资源；本发明的陶瓷橡胶管制备简单，适于大规模产业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及橡胶材料领域，具体涉及一种陶瓷橡胶管及其制备方法。
背景技术
随着国内工程量的加大以及工程难度的提高，现有市场对于工程橡胶管的使用寿命提出了更高的要求，比如在使用泵车进行混凝土施工时，物料带着一定的冲刷磨损，遇到堵口时，泵管需承受一定的压力，因此泵车管道需要耐磨也需耐压。现有的橡胶管一般采用普通内衬聚氨酯橡胶管制成，而普通的内衬聚氨酯橡胶泵管在上述使用工况下的寿命通常在2万方，难以满足实际应用情况，限制了现有橡胶管的应用。
发明内容
本发明提供了一种陶瓷橡胶管及其制备方法，用以解决目前现有橡胶管的使用寿命不足的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种陶瓷橡胶管，沿径向由内向外依次包括相互固定的陶瓷片和橡胶层，所述橡胶层内部设置有帘线加强层。现有技术中普通泵车尾管用的是聚氨酯耐磨层做防磨内衬，而本申请采用陶瓷片构建耐磨层，其耐磨效果更好，用于替代普通聚氨酯耐磨层时使用寿命可增加2～3倍；同时在橡胶层内增设帘线加强层，可提高橡胶管的整体强度。
作为上述技术方案的进一步优选，所述橡胶层包括内层橡胶、中层橡胶和外层橡胶(7)；所述帘线加强层设置在中层橡胶内；所述内层橡胶由至少包括以下组分的原料制得：6～8份天然橡胶、1～2份丁苯橡胶和3～4份粘结树脂；所述中层橡胶由至少包括以下组分的原料制得：6～8份天然橡胶、1～2份丁苯橡胶和0.2～0.4份钴盐；所述外层橡胶由至少包括以下组分的原料制得：1～2份氯丁橡胶和6～8份丁苯橡胶。本申请将橡胶层设置为三层结构，通过限定各层结构的配方比例获得具有不同性能的橡胶层，内层橡胶可增强橡胶与陶瓷的粘接强度，中层橡胶可增强橡胶与帘线加强层的结合强度，外层橡胶则具有较好的耐候性，可降低紫外线、雨水等对胶管的破坏。
作为上述技术方案的进一步优选，所述内层橡胶的厚度为1.5～2mm，所述中层橡胶的厚度为1～1.5mm，所述外层橡胶的厚度为1.5～2mm。
作为上述技术方案的进一步优选，所述陶瓷片采用增韧氧化铝陶瓷，所述陶瓷片呈圆形，直径为3～4mm，厚度为2～3.8mm。陶瓷片呈刚性，因此采用圆形陶瓷片在拼接时会形成一定的间隙，给予了陶瓷橡胶管一定的活动空间，使其可以形变弯曲，既保证了耐磨性又保证了柔性，同时该厚度下的陶瓷片在具有较强的耐磨性能的前提下也不会大幅增加橡胶管的中联，便于使用和生产。
作为上述技术方案的进一步优选，所述帘线加强层包括多层帘线，其由钢丝编织而成，钢丝之间的间隔为0.5～2mm，所述钢丝采用镀铜钢丝。
基于同一技术构思，本申请还提供一种上述陶瓷橡胶管的制备方法，包括以下步骤：
S1、将所述陶瓷片紧密排列固定在一钢芯上，并将所述内层橡胶缠绕在所述陶瓷片及钢芯上，得到中间品A；
S2、在所述中间品A外缠绕帘线形成帘线加强层，再于帘线加强层外缠绕所述中层橡胶，得到中间品B；
S3、在所述中间品B外缠绕所述外层橡胶，再于所述外层橡胶外覆盖固定物，得到中间品C；
S4、将所述中间品C于100～180℃硫化2～6h，拆除所述钢芯和固定物，即得所述陶瓷橡胶管。
作为上述技术方案的进一步优选，步骤S2中所述中间品B内，帘线加强层和内层橡胶重复缠绕有多层。
作为上述技术方案的进一步优选，步骤S4中所述硫化工艺采用压缩空气硫化罐进行，所述压缩空气硫化罐中压力保持在0.5～0.7MPa。
使用硫化罐硫化是一种行业普遍手段，但硫化罐在硫化过程中有为每个配方每个产品设计的特定硫化工艺，大同小异。
作为上述技术方案的进一步优选，步骤S1中所述陶瓷片在固定于钢芯前，需经以下步骤处理：将陶瓷片放入超声波清洗箱中清洗并烘干，使用排版模具将陶瓷片按横向排列成线、纵向错位排列的要求排版，排列宽度300～500mm，然后一面用胶带固定，另一面用酒精擦拭清洗，烘干后，喷涂热硫化胶，待充分干燥后，涂抹胶浆。
作为上述技术方案的进一步优选，步骤S1中所述钢芯在与陶瓷片固定之前，需于表面涂覆一层隔离剂，隔离剂的涂覆厚度为3～6μm。
作为上述技术方案的进一步优选，步骤S3中所述固定物包括尼龙水布和麻绳。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明的陶瓷橡胶管用作工程管道(特别是泵车尾管时)使用寿命长，有利于降低成本、节约资源；
(2)本发明的陶瓷橡胶管制备简单，适于大规模产业化生产。
附图说明
图1为实施例1的陶瓷橡胶管的结构示意图(截面图)。
图例说明：
1、法兰；2、陶瓷片；3、内层橡胶；4、中层橡胶；5、骨架钢丝；6、帘线加强层；7、外层橡胶。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1：
本实施例的陶瓷橡胶管如图1所示(具体各层结构如图1所示)，内径为121mm，长度3000mm，其一端套接有法兰1，陶瓷橡胶管沿径向由内向外依次为陶瓷片2(选择增韧氧化铝陶瓷，其形状为直径为4mm、厚度为3.8mm的圆形)、内层橡胶3(厚度为2mm)、中层橡胶4(厚度为1mm)和外层橡胶7(厚度为1.5mm)，其中中层橡胶4内设置有帘线加强层6，外层橡胶7内设置有骨架钢丝5；内层橡胶3的基胶中天然橡胶与丁苯橡胶的比例为8:2，粘接树脂添加量为4份；中层橡胶4的基胶中天然橡胶与丁苯橡胶的比例为8:2，钴盐添加量为0.4份；外层橡胶7的基胶中氯丁橡胶与丁苯橡胶的比例为2:8。
本实施例的陶瓷橡胶管的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备陶瓷片2：将陶瓷造粒粉在特定收缩比的模具中压成陶瓷生坯，然后将生坯放入海绵模具中，使用等静压机器将生坯进一步压实。将等静压生坯放入隧道窑中烧结，冷却后，用振动筛洗掉表面刚玉砂，干燥，即得陶瓷片2。
(2)陶瓷片2的处理：将陶瓷放入超声波清洗箱中清洗30min，烘干。使用排版模具将陶瓷按横向成线，纵向错位的要求排列，排列宽度500mm，然后一面用胶带固定，另一面用酒精擦拭清洗，烘干后，喷涂热硫化胶，待充分干燥后，涂抹胶浆。
(3)橡胶准备：根据上述各层橡胶的配方制备各层橡胶；
(4)在钢芯表面涂上一层5μm厚度的隔离剂；预先在法兰1内壁用耐高温强力胶将陶瓷片2贴好，然后将法兰1套在钢芯一端，将处理好的陶瓷片2紧密排列在钢芯上，用脱脂棉线固定；将内层橡胶3缠在陶瓷片2上，压实后过编织机，编织帘线钢丝，钢丝间隔1mm，形成帘线加强层6，然后缠绕中层橡胶4，反向编织帘线钢丝，缠绕中层橡胶4，重复上述编织和缠绕中层橡胶4步骤多次后，缠绕1次骨架钢丝5；缠绕外层橡胶7，然后缠上尼龙水布，在尼龙水布上缠绕的麻绳，间隔2mm，固定后硫化，采用压缩空气硫化罐硫化，压力0.7MPa，温度149℃，时间4h；硫化完成后，拆开麻绳水布，抽出钢芯，即可得到陶瓷橡胶管。
经测试，本实施例的陶瓷橡胶管用作泵车尾管时，使用寿命可超过3万方。
实施例2：
本实施例的陶瓷橡胶管，其一端套接有法兰1，陶瓷橡胶管沿径向由内向外依次为陶瓷片2(选择增韧氧化铝陶瓷，其形状为直径为3mm、厚度为2mm的圆形)、内层橡胶3(厚度为1.5mm)、中层橡胶4(厚度为1.5mm)和外层橡胶7(厚度为2mm)，其中中层橡胶4内设置有帘线加强层6，外层橡胶7内设置有骨架钢丝5；内层橡胶3的基胶中天然橡胶与丁苯橡胶的比例为6:2，粘接树脂添加量为3份；中层橡胶4的基胶中天然橡胶与丁苯橡胶的比例为7:1.4，钴盐添加量为0.2份；外层橡胶7的基胶中氯丁橡胶与丁苯橡胶的比例为1:6。
本实施例的陶瓷橡胶管的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备陶瓷片2：将陶瓷造粒粉在特定收缩比的模具中压成陶瓷生坯，然后将生坯放入海绵模具中，使用等静压机器将生坯进一步压实。将等静压生坯放入隧道窑中烧结，冷却后，用振动筛洗掉表面刚玉砂，干燥，即得陶瓷片2。
(2)陶瓷片2的处理：将陶瓷放入超声波清洗箱中清洗30min，烘干。使用排版模具将陶瓷按横向成线，纵向错位的要求排列，排列宽度300mm，然后一面用胶带固定，另一面用酒精擦拭清洗，烘干后，喷涂热硫化胶，待充分干燥后，涂抹胶浆。
(3)橡胶准备：根据上述各层橡胶的配方制备各层橡胶；
(4)在钢芯表面涂上一层5μm厚度的隔离剂；预先在法兰1内壁用耐高温强力胶将陶瓷片2贴好，然后将法兰1套在钢芯一端，将处理好的陶瓷片2紧密排列在钢芯上，用脱脂棉线固定；将内层橡胶3缠在陶瓷片2上，压实后过编织机，编织帘线钢丝，钢丝间隔1mm，形成帘线加强层6，然后缠绕中层橡胶4，反向编织帘线钢丝，缠绕中层橡胶4，重复上述编织和缠绕中层橡胶4步骤多次后，缠绕1次骨架钢丝5；缠绕外层橡胶7，然后缠上尼龙水布，在尼龙水布上缠绕φ5mm的麻绳，间隔2mm，固定后硫化，采用压缩空气硫化罐硫化，压力0.5MPa，温度149℃，时间4h；硫化完成后，拆开麻绳水布，抽出钢芯，即可得到陶瓷橡胶管。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种陶瓷橡胶管的制备方法，其特征在于，所述陶瓷橡胶管沿径向由内向外依次包括相互固定的陶瓷片（2）和橡胶层，所述橡胶层内部设置有帘线加强层（6）；
所述橡胶层包括内层橡胶（3）、中层橡胶（4）和外层橡胶（7）；所述帘线加强层（6）设置在中层橡胶（4）内；所述内层橡胶（3）由至少包括以下组分的原料制得：6~8份天然橡胶、1~2份丁苯橡胶和3~4份粘结树脂；所述中层橡胶（4）由至少包括以下组分的原料制得：6~8份天然橡胶、1~2份丁苯橡胶和0.2~0.4份钴盐；所述外层橡胶（7）由至少包括以下组分的原料制得：1~2份氯丁橡胶和6~8份丁苯橡胶；
所述内层橡胶（3）的厚度为1.5~2mm，所述中层橡胶（4）的厚度为1~1.5mm，所述外层橡胶（7）的厚度为1.5~2mm；
所述陶瓷片（2）采用增韧氧化铝陶瓷，所述陶瓷片（2）呈圆形，直径为3~4mm，厚度为2~3.8mm；
所述陶瓷橡胶管的制备方法包括以下步骤：
S1、将所述陶瓷片（2）紧密排列固定在一钢芯上，并将所述内层橡胶（3）缠绕在所述陶瓷片（2）及钢芯上，得到中间品A；
S2、在所述中间品A外缠绕帘线形成帘线加强层（6），再于帘线加强层（6）外缠绕所述中层橡胶（4），得到中间品B；所述中间品B内，帘线加强层（6）和中层橡胶（4）重复缠绕有多层；
S3、在所述中间品B外缠绕所述外层橡胶（7），再于所述外层橡胶（7）外覆盖固定物，得到中间品C；
S4、将所述中间品C于100~180℃硫化2~6h，拆除所述钢芯和固定物，即得所述陶瓷橡胶管。
2.根据权利要求1所述的陶瓷橡胶管的制备方法，其特征在于，步骤S4中所述硫化采用压缩空气硫化罐进行，所述压缩空气硫化罐中压力保持在0.5~0.7MPa。
3.一种权利要求1或2所述的制备方法制得的陶瓷橡胶管的应用，其特征在于，所述陶瓷橡胶管用于泵车尾管。
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Legal Events
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| GR01 | Patent grant | ||
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