CN104553089A - 一种具备高效热防护结构的橡胶油管及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具备高效热防护结构的橡胶油管及其制备方法，该制备方法包括橡胶内管的制备、隔热层的粘接以及高反射金属/织物复合膜的粘接。所述高反射金属/织物复合膜可对热辐射进行反射，所述隔热层可有效减少热传递和热对流，将符合尺寸要求的隔热材料层复合固定在橡胶油管上，将高反射复合膜铺覆在隔热毡表面，通过胶黏剂使其良好结合。本发明热防护效率高、成本低、可靠性好，所制备的高效热防护结构的橡胶油管具有优异的力学性能、隔热性能，可广泛应用于钢铁、化工、石油、造船、汽车制造等行业。

Description

一种具备高效热防护结构的橡胶油管及其制备方法
技术领域
本发明涉及具备高耐热性能的橡胶油管的制备方法，尤其涉及一种高效热防护结构的复合油管及其制备方法。
背景技术
钢厂、电厂等高温环境下使用的液压橡胶油管，橡胶油管具有良好的疲劳韧性、耐磨性，质量轻，耐腐蚀，价格便宜，适应性好，绝缘性好的优点，但是由于橡胶的耐热温度低(一般要低于200℃)，在高温环境(600～1200℃)中极易老化破裂，使管内的液压油流出，压力系统失效，致使油管的综合使用寿命极低(一般在1～2天)，大大提高运行维护成本，降低设备的生产效率，增加了火灾、产品污染等安全和生产方面的隐患。现有应用技术方法为，在原有橡胶管的表面套上玻璃纤维复合的硅橡胶层，能在一定范围内提高油管的耐高温环境性能，使用寿命可提高至3～5天。但不能很好的解决实际的应用需求，主要原因是没能从传热学基本原理的根本上去解决问题，同时，所选用的材料本身耐热性较好，但隔热性能不佳，被吸收的热量大部分会继续穿过表面的防护层，传到橡胶材料的表面，致使橡胶管的耐温性能没能够显著的提高，已无法满足实际使用环境的要求。因此，从传热学原理出发，设计并制备具有高效热防护结构是提高液压用高压橡胶油管耐高温环境性能的关键技术。
发明内容
本发明的目的是提供一种高效的、低成本的、操作简便、便于批量生产的方法来制备具备高效热防护结构的橡胶油管。
本发明提供一种具备高效热防护结构的橡胶油管的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
第一步，橡胶内管的制备。
第二步，制备隔热层，将隔热层与橡胶内管的外表面采用包裹或缠绕的方式粘接。当隔热层厚度较小时，采用缠绕方式粘接，层间采用环氧类胶黏剂粘接。
第三步，制备高反射金属/织物复合膜，采用包裹或者缠绕的方式将高反射金属/织物复合膜铺覆于隔热层表面。
当采用缠绕方式时，缠绕带宽度为5-10cm，缠绕角度为30-60°，重合部分为1-2cm，张力大小以压缩隔热层厚度的5％为宜；包裹或缠绕接口采用环氧类胶黏剂粘接。
经过上述制备方法所得到的具有高效热防护结构的复合橡胶油管，包括橡胶内管、隔热层、高反射金属/织物复合膜，所述隔热层通过胶黏剂层粘接在橡胶内管外表面，所述高反射金属/织物复合膜粘接在所述隔热层表面，并且所述高反射金属/织物复合膜中的织物层与隔热层连接。
本发明的优点在于：
(1)本发明提供的制备方法高效简便，成本低。
(2)本发明在不改变金属反射层材料的情况下制备得到高反射层，通过不同反射率的反射膜与不同导热系数隔热材料的选择与设计，可以将橡胶管表面的温度降低至80～100℃，将油管在钢厂等高温环境的使用寿命调高到15天以上。
(3)本发明制备的一种具备高效热防护结构的橡胶油管，耐温性能大幅提高，使寿命提高到原来普通橡胶油管的2～3倍，可靠性好，。
(4)本发明可以批量制备具备高效热防护结构的橡胶油管。
(5)所述高反射金属/织物复合膜可对热辐射进行反射；所述隔热层可有效减少热传递和热对流，将符合尺寸要求的隔热材料层复合固定在橡胶油管上，将高反射复合膜铺覆在隔热毡表面，通过胶黏剂使其良好结合。
(6)本发明提供的橡胶油管热防护效率高、成本低，具有优异的力学性能、隔热性能，可广泛应用于钢铁、化工、石油、造船、汽车制造等行业。
附图说明
图1是本发明中具备高效热防护结构的橡胶油管给构图；
图2是本发明中隔热材料的包裹工艺示意图；
图3是本发明中高反射金属箔/织物复合膜的包裹工艺示意图；
图4是本发明中高反射金属箔/织物复合膜的缠绕工艺示意图。
图中：
1. 橡胶内管； 2. 隔热层； 3. 高反射金属/织物复合膜；
301. 织物层； 302. 高反射金属层； 4. 胶黏剂层；
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。此外应理解，在阅读本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明做各种改动或修改，这些等价形式同样属于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明提供一种具备高效热防护结构的橡胶油管及其制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
第一步，橡胶内管的制备。
通过开炼机、挤出机和缠绕机，制备橡胶内管，橡胶内管分为内胶层、增强层和外胶层，其中内胶层为具有耐油功能的橡胶，包括丁腈橡胶(耐温小于125℃)、丙烯酸酯橡胶(耐温150-200℃)、氟橡胶(耐温200-250℃)、氯醇橡胶(耐温100-150℃)、硅橡胶(耐温250-300℃)中的一种或几种；增强层为编织物，包括碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维、金属丝的一种或几种；外胶层为一层橡胶保护层，具有良好的力学性能，耐老化，抗疲劳，可以为氯醚橡胶、氯醇橡胶、氢化丁腈橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶、氯丁橡胶的一种或几种，外胶层可以通过挤出成型或者缠绕成型制得，其中缠绕成型时橡胶带宽5-10cm，缠绕角度为30-60°，缠绕张力以与增强层紧密贴实为准，层间缝隙以环氧胶黏剂粘接。添加剂主要有硫化剂、促进剂、活化剂、防老剂和填充剂等，所述硫化剂包括硫磺、含硫化合物、金属氧化物、有机过氧化物、多硫聚合物、醌类化合物、胺类化合物中的一种或几种；促进剂，包括醛胺类、胍类、秋兰姆类、噻唑类、次磺酸类、硫脲类的一种或几种；活化剂，包括锌氧粉、硬脂酸、氧化铅、氧化镁和胺类的一种或几种；防老剂，包括抗热氧老化剂、抗臭氧剂、有害金属离子抑制剂、抗疲劳剂、紫外线吸收剂、抗龟裂剂等的一种或几种；填充剂，包括碳酸钙、滑石粉、碳黑等的一种或几种，以及相关的着色剂和其他相关加工助剂。
第二步，制备高反射金属/织物复合膜。
所述高反射金属/织物复合膜包括织物层和高反射金属层，所述高反射金属层采用高反射金属箔材料，将高反射金属箔与织物通过胶黏剂实现平整无缝隙粘接构成。所述织物为纤维织物，包括玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维织物的一种或几种，编织方式包括平纹、斜纹和缎纹的一种或几种，织物厚度为0.14-0.3mm。其中，采用橡胶树脂型或合成橡胶型胶黏剂，将纤维织物和金属箔粘接，粘接方式包括：1.通过专用设备热压粘合，固化压力0.6MPa，120℃温度下固化3h；2.真空袋成型法，将涂有胶黏剂的复合膜置于平板上放入真空袋抽真空加压，70℃温度下固化3h，保证两者之间无缝隙，即可制得高反射金属/织物复合膜，所述复合膜厚度为0.25-0.5mm。所述金属层可以选择铝箔或铜箔等反射率较高的金属。
第三步，制备隔热层。
隔热层材料选取二氧化硅气凝胶、岩棉毡、玻璃棉毡、硅酸铝毡中的任意一种，25℃时，二氧化硅气凝胶的导热系数小于0.020W/(m·K)，岩棉毡的导热系数为0.030-0.044W/(m·K)，玻璃棉毡的导热系数约为0.03W/(m·K)，硅酸铝毡的导热系数约为0.034W/(m·K)，隔热层厚度视耐热温度要求和橡胶管直径大小而定，耐热要求高、橡胶管直径大时隔热层厚度可以大一些，厚度太小难以满足隔热要求，厚度太大不利于成本控制和隔热材料的包裹，以0.5-5.0cm厚度为宜，在使用中隔热层保持其初始厚度并保持层间无间隙。
第四步，根据尺寸要求裁剪隔热层和高反射金属/织物复合膜，并按图1所示的铺层顺序依次将其铺覆固定在橡胶油管上。
1、采用包裹的方式将隔热层铺覆于橡胶油管上，当隔热层厚度较小时，也可采用缠绕方式，层间采用环氧类胶黏剂粘接。
2、采用包裹或者缠绕的方式将高反射金属/织物复合膜铺覆于隔热层表面，其中缠绕带宽度为5-10cm，缠绕角度为30-60°，重合部分为1-2cm，张力大小以压缩隔热层厚度的5％为宜；包裹或缠绕接口采用环氧类胶黏剂粘接。
通过上述方法制备得到具备高效热防护结构的橡胶油管，如图1所示，所述橡胶油管包括橡胶内管1、隔热层2、高反射金属/织物复合膜3，如图2所示，所述隔热层2通过胶黏剂层4粘接在橡胶内管1的外表面，所述高反射金属/织物复合膜包括织物层301和高反射金属层302两层，所述织物层301与高反射金属层302之间粘接方式连接，并且所述织物层301与所述隔热层粘接。以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
实施例1
采用本发明提供的方法制备具备高效热防护结构的橡胶油管，具体如下：
第一步，制备橡胶内管。选取内胶层和外胶层的橡胶材料，在开炼机上进行混炼并加入相关添加剂，备用。生产内径为10±0.5mm、壁厚为10.5±0.5mm(氟橡胶内胶层厚度为7mm，增强层厚度为0.5mm，氯醚橡胶外胶层厚度为3mm)的橡胶油管，方法步骤如下：
(1)氟橡胶内胶层通过挤出机挤出，挤出温度从机头到螺杆依次为70℃、60℃、60℃、60℃；
(2)使用芳纶纤维编织生产增强层，并缠绕在内胶层表面，开始挤出外胶层。
(3)外胶层氯醚橡胶：挤出温度从机头到螺杆依次为60℃、40℃、40℃、40℃。
(4)硫化成型过程：采用一段硫化法，得到橡胶内管，其中硫化参数：硫化温度为180℃，硫化时间为5min。
第二步，制备高反射金属/织物复合膜：采用缎纹玄武岩纤维织物与铝箔通过酚醛-丁腈胶黏剂实现良好粘接，通过专用热压设备热压粘合，固化压力0.6MPa，120℃温度下固化3h，即可制得高反射金属/织物复合膜，其厚度为0.25-0.5mm。
第三步，选取二氧化硅气凝胶隔热材料作为隔热层，隔热层厚度为3.0±0.2cm，在使用中隔热层保持其初始厚度并保持层间无间隙。
第四步，根据尺寸要求裁剪二氧化硅隔热材料和铝箔/缎纹玄武岩纤维织物复合膜，并按图1所示的铺层顺序依次将其铺覆固定在橡胶油管上，其具体步骤为：
(1)采用包裹的方式将二氧化硅气凝胶隔热材料铺覆于橡胶油管上，采用环氧类胶黏剂粘接。
(2)将铝箔/缎纹玄武岩纤维织物复合膜缠绕铺覆于二氧化硅气凝胶隔热材料表面(如图4所示)，其中缠绕带宽度为6±0.3cm，缠绕角度约为30°，重合部分为约为2.5cm，张力大小以压缩隔热材料厚度的5％为宜，,缠绕重复部分采用橡胶类胶黏剂粘接，即得具备高效热防护结构的橡胶油管。
对所述的橡胶油管进行性能测试显示，本发明提供的橡胶油管可以将橡胶管表面的温度降低至80～100℃，与现有橡胶油管相比，使用寿命提高2～3倍。将油管在钢厂等高温环境的使用寿命调高到15天以上。
实施例2
第一步，制备橡胶内管。将内胶层和外胶层的橡胶在开炼机上进行混炼并加入相关添加剂，备用。生产内径为10±0.5mm、壁厚为10.5±0.5mm(氟橡胶内胶层厚度为7mm，增强层厚度为0.5mm，氯醚橡胶外胶层厚度为3mm)的橡胶油管，方法步骤如下：
(1)氟橡胶内胶层通过挤出机挤出，挤出温度从机头到螺杆依次为80℃、70℃、70℃、70℃；
(2)使用芳纶纤维编织生产增强层，并缠绕在内胶层表面，开始挤出外胶层。
(3)外胶层氯醚橡胶：挤出温度从机头到螺杆依次为75℃、60℃、60℃、60℃。
(4)硫化成型过程：采用一段硫化法，得到橡胶内管，其中硫化参数：硫化温度为170℃，硫化时间为20min。
第二步，制备高反射金属/织物复合膜，采用斜纹玻璃纤维织物与铝箔通过酚醛-丁腈胶黏剂实现良好粘接，通过真空袋成型工艺，将涂有胶黏剂的复合膜置于平板上放入真空袋抽真空加压，70℃温度下固化3h，保证两者之间无缝隙，即可制得高反射金属/织物复合膜，其厚度为0.25-0.5mm。
第三步，二氧化硅气凝胶隔热材料作为隔热层，隔热层厚度为3.0±0.2cm，在使用中隔热层保持其初始厚度并保持层间无间隙。
第四步，根据尺寸要求裁剪二氧化硅隔热材料和铝箔/斜纹玻璃纤维织物复合膜，并按图1所示的铺层顺序依次将其铺覆固定在橡胶油管上，其具体步骤为：
(1)采用包裹的方式将二氧化硅气凝胶隔热材料铺覆于橡胶油管上，采用环氧类胶黏剂粘接。
(2)将铝箔/斜纹玻璃纤维织物复合膜缠绕铺覆于二氧化硅气凝胶隔热材料表面(如图4所示)，其中缠绕带宽度为6±0.3cm，缠绕角度约为30°，重合部分为约为2.5cm，张力大小以压缩隔热材料厚度的5％为宜，缠绕重复部分采用橡胶类胶黏剂粘接，即得具备高效热防护结构的橡胶油管。
实施例3
第一步，制备橡胶内管。将内胶层和外胶层的橡胶在开炼机上进行混炼并加入相关添加剂，备用。生产内径为10±0.5mm、壁厚为10.5±0.5mm(氟橡胶内胶层厚度为7mm，增强层厚度为0.5mm，氯丁橡胶外胶层厚度为3mm)的橡胶油管，方法步骤如下：
(1)氟橡胶内胶层通过挤出机挤出，挤出温度从机头到螺杆依次为85℃、75℃、70℃、70℃；
(2)使用芳纶纤维编织生产增强层，并缠绕在内胶层表面，开始挤出外胶层。
(3)外胶层氯醚橡胶：挤出温度从机头到螺杆依次为85℃、70℃、60℃、60℃。
(4)硫化成型过程：采用一段硫化法，得到橡胶内管，其中硫化参数：硫化温度为170℃，硫化时间为25min。
第二步，制备高反射金属/织物复合膜，采用缎纹玄武岩纤维织物与铜箔通过酚醛-丁腈胶黏剂实现良好粘接，通过专用设备热压粘合，固化压力0.6MPa，120℃温度下固化3h，即可制得织物复合膜，其厚度为0.25-0.5mm。
第三步，岩棉毡隔热材料作为隔热层，隔热层厚度为3.5±0.2cm，在使用中隔热层保持其厚度并保持层间无间隙。
第四步，根据尺寸要求裁剪岩棉毡隔热材料和铜箔/缎纹玄武岩纤维织物复合膜，并按图1所示的铺层顺序依次将其铺覆固定在橡胶油管上，其具体步骤为：
(1)采用包裹的方式将岩棉毡隔热材料铺覆于橡胶油管上，采用环氧类胶黏剂粘接。
(2)将铜箔/缎纹玄武岩纤维织物复合膜包裹在岩棉毡隔热材料表面(如图3所示)，接口重合部分为约为3cm，张力大小以压缩隔热材料厚度的5％为宜，包裹重复部分采用橡胶类胶黏剂粘接，即得具备高效热防护结构的橡胶油管。

Claims (10)

1.一种具备高效热防护结构的橡胶油管的制备方法，其特征在于：所述制备方法具体包括如下步骤：
第一步，制备橡胶内管；
第二步，制备隔热层，将隔热层与橡胶内管的外表面采用包裹或者缠绕的方式粘接；
第三步，制备高反射金属/织物复合膜，采用包裹或者缠绕的方式将高反射金属/织物复合膜铺覆于隔热层表面。
2.根据权利要求1所述具备高效热防护结构的橡胶油管的制备方法，其特征在于：当采用缠绕的方式粘接时，缠绕带宽度为5-10cm，缠绕角度为30-60°，重合部分为1-2cm，张力大小以层间贴实为宜；包裹或缠绕接口采用环氧类胶黏剂粘接。
3.根据权利要求1所述具备高效热防护结构的橡胶油管的制备方法，其特征在于：所述的高反射金属/织物复合膜包括织物层和高反射金属层，所述织物层与高反射金属层之间粘接方式连接，粘接方式包括：A.热压粘合，固化压力0.6MPa，120℃温度下固化3h；B.真空袋成型法，将涂有胶黏剂的复合膜置于平板上放入真空袋抽真空加压，70℃温度下固化3h，保证两者之间无缝隙，即可制得高反射金属/织物复合膜。
4.一种具备高效热防护结构的橡胶油管，其特征在于：所述橡胶油管包括橡胶内管、隔热层、高反射金属/织物复合膜，所述隔热层通过胶黏剂层粘接在所述橡胶内管外表面，所述高反射金属/织物复合膜粘接在所述隔热层表面，所述的高反射金属/织物复合膜包括织物层和高反射金属层，并且所述高反射金属/织物复合膜中的织物层与隔热层连接。
5.根据权利要求4所述的一种具备高效热防护结构的橡胶油管，其特征在于：所述的橡胶内管分为内胶层、增强层和外胶层，其中内胶层材料选取丁腈橡胶、丙烯酸酯橡胶、氟橡胶，氯醇橡胶、硅橡胶的一种或几种，增强层为编织物，包括碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维、金属丝的一种或几种，外胶层为一层橡胶保护层，为氯醚橡胶、氯醇橡胶、氢化丁腈橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶、氯丁橡胶的一种或几种。
6.根据权利要求4所述一种具备高效热防护结构的橡胶油管，其特征在于：所述的织物层所用纤维包括玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维的一种或几种。
7.根据权利要求4所述一种具备高效热防护结构的橡胶油管，其特征在于：所述织物层和高反射金属层之间采用胶黏剂粘接而成，所述胶黏剂包括环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺-甲醛树脂、聚氨酯树脂中的一种或几种。
8.根据权利要求4所述一种具备高效热防护结构的橡胶油管，其特征在于：所述金属层材料选取为铝箔、铜箔、锡箔的一种或几种。
9.根据权利要求4所述一种具备高效热防护结构的橡胶油管，其特征在于：所述高反射金属/织物复合膜层的厚度为0.25-0.5mm。
10.根据权利要求4所述一种具备高效热防护结构的橡胶油管，其特征在于：所述隔热层材料包括二氧化硅气凝胶，岩棉毡、玻璃棉毡、硅酸铝毡中的一种或两种以上，厚度为0.5-5.0cm。
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PB01 Publication
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication
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