CN107791548A - 涡轮增压胶管 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种涡轮增压胶管，包括内胶层、中胶层和外胶层，所述内胶层和中胶层之间设有第一增强层，所述中胶层和外胶层之间设有第二增强层，所述的第一增强层和第二增强层为芳纶针织层，所述的内胶层、中胶层和外胶层由乙烯丙烯酸酯橡胶制成。本发明还提供一种制备涡轮增压胶管的方法。本发明提供由于设有双层增强层使得胶管整体结构强度高，耐压程度强，体积膨胀、外径变化小，能达到手缠氟硅涡轮增压管的性能要求。本发明通过针织机进行针织，改变了传统手缠的操作工序，工艺简单，不仅减轻了劳动力成本，提高了效率，同时确保了产品品质的统一性和稳定性，并且通过针织与包裹橡胶交替进行，使得每一层之间结合紧密，提高了产品的质量。

Description

涡轮增压胶管
技术领域
本发明涉及汽车配件领域，具体的说是一种涡轮增压胶管。
背景技术
汽车中涡轮增压胶管的工作温度范围为+180℃～+200℃，短时可达+210℃，还要求具有防渗透性能，以抵御含有很强渗透性的石化物质和其他燃烧副产品的高温废气。涡轮增压胶管一般使用VMQ有机硅橡胶，并配以含氟弹性体衬里(FVMQ氟硅橡胶或FKM氟橡胶)，FVMQ氟硅橡胶或FKM氟橡胶价格昂贵，FVMQ氟硅橡胶由于胶料门尼很低、质软，连续挤出生产难以实现，多制成擦胶布，手缠生产，生产效率低，人工及材料成本高；FKM氟橡胶的耐低温性能较差，在要求耐高寒的环境中使用受限制。
中国专利申请公开号为CN 105626983 A的发明专利申请《一种AEM橡胶涡轮增压软管及其制备方法》公开了一种AEM橡胶涡轮增压软管，包括内胶层和外胶层，其中，内胶层和外胶层之间设置有增强层，增强层由针织层构成，内胶层和外胶层由AEM橡胶材料制成。此专利申请主要为改善胶管结构工艺，以使用针织增强层的方式，提高耐压性、装配性，而使用AEM的主要原因是可以代替ACM、CM、NBR/CR，以减少污染、杜绝扒胶和挤出性能差的现象，具体性能参数及温度等级并无要求。但是，此增强层结构为一层结构，且需要二段硫化。
中国专利申请CN 104534196 A的发明专利申请《一种涡轮增压软管及制备方法》公开了一种涡轮增压软管，其采用乙烯丙烯酸酯橡胶作为内层材料、乙丙橡胶为内中层材料、耐高温纤维芳纶线为增强层、乙丙橡胶为外层。本专利申请要求的耐热温度为+180℃，并满足大众标准的要求，按照大众标准要求，该+180℃条件下94h的试验为极限耐热试验，即短时间可正常工作的最高温度为+180℃，再根据其耐油测试温度为+150℃，时间94h，可知其长时间正常工作温度(温度等级)要在极限温度(+180℃)的基础上再降低15℃，即165℃，并且增强层结构为一层结构，需要二段硫化。
发明内容
根据上述不足之处，本发明的目的在于：提供一种涡轮增压胶管，此胶管提供了目前AEM(乙烯丙烯酸酯橡胶)产品中无可匹敌的耐热性能，也弥补了与氟橡胶FKM相比耐热性稍差的缺陷。
为实现上述目的，本发明的技术方案在于：一种涡轮增压胶管，包括内胶层、中胶层和外胶层，所述内胶层和中胶层之间设有第一增强层，所述中胶层和外胶层之间设有第二增强层，所述的第一增强层和第二增强层为芳纶针织层，所述的内胶层、中胶层和外胶层由乙烯丙烯酸酯橡胶制成。
优选的是：所述的AEM乙烯丙烯酸酯橡胶为VMX 5000系列乙烯丙烯酸酯橡胶。
本发明还提供一种制备涡轮增压胶管的方法，包括如下步骤：
步骤A、由挤出机口模挤出乙烯丙烯酸酯橡胶胶层，形成内胶层；
步骤B、将所述的内胶层在针织机上进行芳纶针织，形成第一增强层；
步骤C、将针织第一增强层后的内胶层在挤出机上包裹乙烯丙烯酸酯橡胶，形成中胶层；
步骤D、将所述的中胶层在针织机上进行第二次芳纶针织，形成第二增强层；
步骤E、将针织第二增强层后的中胶层在挤出机上包裹乙烯丙烯酸酯橡胶，形成外胶层；
步骤F、将制成的管坯放置24-48小时后，进行硫化形成胶管成品。
优选的是：所述步骤A中挤出机的机头温度控制在60±5℃。
优选的是：所述步骤B中的第一增强层的芳纶线为16锭或24锭针织。
优选的是：所述步骤C中挤出机的机头温度控制在70±5℃。
优选的是：所述步骤D中的第二增强层的芳纶线为16锭或24锭针织。
优选的是：所述步骤E中挤出机的机头温度控制在70±5℃。
优选的是：所述步骤F中的硫化温度为173±3℃，压力为0.75±0.2MPa，硫化时间为45±5分钟。
本发明的有益效果在于：本发明提供一种双层针织结构的乙烯丙烯酸酯橡胶涡轮增压胶管，由于设有双层增强层使得胶管整体结构强度高，耐压程度强，体积膨胀、外径变化小，能达到手缠氟硅涡轮增压管的性能要求。本发明通过针织机进行针织，改变了传统手缠的操作工序，工艺简单，不仅减轻了劳动力成本，提高了效率，同时确保了产品品质的统一性和稳定性，并且通过针织与包裹橡胶交替进行，使得每一层之间结合紧密，提高了产品的质量。
本发明的产品可以满足的长时间正常工作温度范围为+180～+200℃，时间504h起，极限温度+210℃，温度等级要远高于CN 104534196 A中的标准，并且增强层结构为两层，不需要二段硫化。
附图说明
图1是本发明的结构示意图一；
图2是本发明的结构示意图二。
图中，1、内胶层；2、第一增强层；3、中胶层；4、第二增强层；5、外胶层。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。
本发明涉及一种涡轮增压胶管，包括内胶层、中胶层和外胶层，所述内胶层和中胶层之间设有第一增强层，所述中胶层和外胶层之间设有第二增强层，所述的第一增强层和第二增强层为芳纶针织层，所述的内胶层、中胶层和外胶层由乙烯丙烯酸酯橡胶制成。
其中，所述的AEM乙烯丙烯酸酯橡胶为VMX 5000系列乙烯丙烯酸酯橡胶，为美国杜邦公司生产。
本发明的胶层材料采用新型VMX 5000系列乙烯丙烯酸酯橡胶，常规乙烯丙烯酸酯橡胶的长期应用温度上限为+170℃左右，而VMX 5000系列乙烯丙烯酸酯橡胶能将此应用温度上限提高了15～20℃，提供了目前AEM产品中无可匹敌的耐热性能，也弥补了与氟橡胶FKM相比耐热性稍差的缺陷；并且相比双酚硫化氟橡胶FKM共混物，新的VMX 5000系列乙烯丙烯酸酯橡胶还表现出更好的耐酸碱性，这种特性对于与含有腐蚀性添加剂的新型润滑油或废气接触的部件而言正变得愈发重要。
由于氟原子具有较强的凝聚力，从而使主链的活动性受限制，导致耐低温性能较差，一般氟橡胶的耐低温范围为-20℃～-15℃，低温型氟橡胶一般只能达到-30℃，而VMX5000系列乙烯丙烯酸酯橡胶可以达到-40℃。
由于内胶层、中胶层、外胶层采用同一种胶料，初始附着力好，在高温条件下，不会出现氟橡胶FKM/硅橡胶VMQ的粘接损耗现象；
由于采用新型VMX 5000系列乙烯丙烯酸酯橡胶，可取消二段硫化，降低生产成本、提高生产效率；
由于设置于内胶层和中胶层、中胶层和外胶层之间的双层增强层，胶管整体结构强度高，耐压程度强，体积膨胀、外径变化小，能达到手缠氟硅涡轮增压管的性能要求。
本发明还提供一种制备涡轮增压胶管的方法，包括如下步骤：
步骤A、由挤出机口模挤出乙烯丙烯酸酯橡胶胶层，形成内胶层；
步骤B、将所述的内胶层在针织机上进行芳纶针织，形成第一增强层；
步骤C、将针织第一增强层后的内胶层在挤出机上包裹乙烯丙烯酸酯橡胶，形成中胶层；
步骤D、将所述的中胶层在针织机上进行第二次芳纶针织，形成第二增强层；
步骤E、将针织第二增强层后的中胶层在挤出机上包裹乙烯丙烯酸酯橡胶，形成外胶层；
步骤F、将制成的管坯放置24-48小时后，进行硫化形成胶管成品。
优选的是：所述步骤A中挤出机的机头温度控制在60±5℃。
优选的是：所述步骤B中的第一增强层的芳纶线为16锭或24锭针织。
优选的是：所述步骤C中挤出机的机头温度控制在70±5℃。
优选的是：所述步骤D中的第二增强层的芳纶线为16锭或24锭针织。
优选的是：所述步骤E中挤出机的机头温度控制在70±5℃。
优选的是：所述步骤F中的硫化温度为173±3℃，压力为0.75±0.2MPa，硫化时间为45±5分钟。
本发明针对目前的涡轮增压胶管内衬层使用FVMQ氟硅橡胶或FKM氟橡胶，两者价格昂贵，且FVMQ氟硅橡胶连续挤出生产困难、人工及材料成本高的问题，并且FKM氟橡胶的耐低温性能较差，与硅橡胶VMQ高温附着力差等问题，提出了一种新的采用双层针织结构的乙烯丙烯酸酯橡胶涡轮增压胶管及其生产方法。本发明的涡轮增压胶管性能优良，且生产工艺简单、生产效率高、成本低。
实施例1
一种涡轮增压胶管，包括内胶层、中胶层和外胶层，所述内胶层和中胶层之间设有第一增强层，所述中胶层和外胶层之间设有第二增强层，所述的第一增强层和第二增强层为芳纶针织层，所述的内胶层、中胶层和外胶层由乙烯丙烯酸酯橡胶制成。
其中，AEM乙烯丙烯酸酯橡胶为VMX 5000系列乙烯丙烯酸酯橡胶。
制备时，包括如下步骤：
步骤A、由挤出机口模挤出乙烯丙烯酸酯橡胶胶层，形成内胶层；其中，机头温度控制在55℃。
步骤B、将所述的内胶层在针织机上进行1500D芳纶针织，形成第一增强层；其中，胶管上芳纶线的锭数为16锭，覆盖率为3-5个网花/厘米。
步骤C、将针织第一增强层后的内胶层在挤出机上包裹乙烯丙烯酸酯橡胶，形成中胶层；其中挤出机的机头温度控制在65℃。
步骤D、将所述的中胶层在针织机上进行第二次1500D芳纶针织，形成第二增强层；其中，胶管上芳纶线的锭数为16锭，覆盖率为3-5个网花/厘米。
步骤E、将针织第二增强层后的中胶层在挤出机上包裹乙烯丙烯酸酯橡胶，形成外胶层；其中挤出机的机头温度控制在65℃。
步骤F、将制成的管坯放置24-48小时后，进行硫化形成胶管成品，其中，硫化温度为173±3℃，压力为0.75±0.2MPa，硫化时间为45±5分钟。
实施例2
产品同实施例1。
制备时，包括如下步骤：
步骤A、由挤出机口模挤出乙烯丙烯酸酯橡胶胶层，形成内胶层；其中，机头温度控制在60℃。
步骤B、将所述的内胶层在针织机上进行1100D芳纶针织，形成第一增强层；其中，胶管上芳纶线的锭数为24锭，覆盖率为3-5个网花/厘米。
步骤C、将针织第一增强层后的内胶层在挤出机上包裹乙烯丙烯酸酯橡胶，形成中胶层；其中挤出机的机头温度控制在70℃。
步骤D、将所述的中胶层在针织机上进行第二次1100D芳纶针织，形成第二增强层；其中，胶管上芳纶线的锭数为24锭，覆盖率为3-5个网花/厘米。
步骤E、将针织第二增强层后的中胶层在挤出机上包裹乙烯丙烯酸酯橡胶，形成外胶层；其中挤出机的机头温度控制在70℃。
步骤F、将制成的管坯放置24-48小时后，进行硫化形成胶管成品，其中，硫化温度为173±3℃，压力为0.75±0.2MPa，硫化时间为45±5分钟。
实施例3
产品同实施例1。
制备时，包括如下步骤：
步骤A、由挤出机口模挤出乙烯丙烯酸酯橡胶胶层，形成内胶层；其中，机头温度控制在65℃。
步骤B、将所述的内胶层在针织机上进行1100D芳纶针织，形成第一增强层；其中，胶管上芳纶线的锭数为24锭，覆盖率为3-5个网花/厘米。
步骤C、将针织第一增强层后的内胶层在挤出机上包裹乙烯丙烯酸酯橡胶，形成中胶层；其中挤出机的机头温度控制在75℃。
步骤D、将所述的中胶层在针织机上进行第二次1100D芳纶针织，形成第二增强层；其中，胶管上芳纶线的锭数为24锭，覆盖率为3-5个网花/厘米。
步骤E、将针织第二增强层后的中胶层在挤出机上包裹乙烯丙烯酸酯橡胶，形成外胶层；其中挤出机的机头温度控制在75℃。
步骤F、将制成的管坯放置24-48小时后，进行硫化形成胶管成品，其中，硫化温度为173±3℃，压力为0.75±0.2MPa，硫化时间为45±5分钟。
将通过实施例3的方法制备的本产品与常规AEM乙烯丙烯酸酯橡胶的性能进行对比，其中，1号和2号为常规乙烯丙烯酸酯橡胶，例如美国杜邦生产的AEM中的牌号G、GXF、GLS、IP(以上牌号均为生胶，需做成混炼胶使用，具体配方每个厂家有所不同，但生胶的牌号就只有这几种)，3号为本发明乙烯丙烯酸酯橡胶。
表1性能对比表
从表1可以看出，本发明产品与常规AEM乙烯丙烯酸酯橡胶相比，初始强度可达19.3MPa，伸长率为342％，均优于常规AEM的强度12.5MPa、12.4MPa和伸长率304％、275％；而且在耐高温+190℃条件下的拉伸强度为7.0MPa(硅胶或氟硅胶在+190℃条件下的拉伸强度实测值一般在6.0～9.0MPa)，优于常规AEM的3.8MPa、4.3MPa，定伸应力的保持率好，几乎为常规AEM定伸应力的两倍。因此，可以更好满足在+180℃～+200℃范围内代替氟胶FKM、硅胶VMQ或氟硅胶FVMQ的材料性能要求
通过本发明的方法制备的本发明产品，工艺简单，大大的降低了人工成本。表2为传统的制作工艺与本发明的制作工艺的比对。其中，传统的生产工艺为使用擦胶布在模具上一层一层的缠绕、包覆，形成多层结构的胶管成品。
表2传统与本发明工艺生产涡轮增压管的生产成本对比表
备注：①按照8小时工作时间计算；②按照每支胶管使用1kg胶料，氟橡胶售价格260元/kg，硅橡胶市售价格30元/kg，本专利AEM胶料价格100元/kg计算。
传统的一段、二段硫化工艺共同组成产品的完整硫化过程，分为：一段硫化，温度为173-180℃，压力为0.75-1.15MPa，硫化时间为25-30分钟；一段硫化完成后再进行二段无压硫化，温度为160-175℃，硫化时间为2-4小时(以上温度、时间、压力参数仅作参考)。
本发明仅需一段硫化工艺即可实现目的。
由表2可知，采用挤出方式代替人工夹布缠绕生产，能够大大提高生产效率，降低材料及人工成本。

Claims (9)

1.涡轮增压胶管，包括内胶层、中胶层和外胶层，其特征在于：所述内胶层和中胶层之间设有第一增强层，所述中胶层和外胶层之间设有第二增强层，所述的第一增强层和第二增强层为芳纶针织层，所述的内胶层、中胶层和外胶层由乙烯丙烯酸酯橡胶制成。
2.根据权利要求1所述的涡轮增压胶管，其特征在于：所述的AEM乙烯丙烯酸酯橡胶为VMX 5000系列乙烯丙烯酸酯橡胶。
3.一种制备如权利要求1或2所述的涡轮增压胶管的方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤A、由挤出机口模挤出乙烯丙烯酸酯橡胶胶层，形成内胶层；
步骤B、将所述的内胶层在针织机上进行芳纶针织，形成第一增强层；
步骤C、将针织第一增强层后的内胶层在挤出机上包裹乙烯丙烯酸酯橡胶，形成中胶层；
步骤D、将所述的中胶层在针织机上进行第二次芳纶针织，形成第二增强层；
步骤E、将针织第二增强层后的中胶层在挤出机上包裹乙烯丙烯酸酯橡胶，形成外胶层；
步骤F、将制成的管坯放置24-48小时后，进行硫化形成胶管成品。
4.根据权利要求3所述的制备涡轮增压胶管的方法，其特征在于：所述步骤A中挤出机的机头温度控制在60±5℃。
5.根据权利要求3所述的制备涡轮增压胶管的方法，其特征在于：所述步骤B中的第一增强层的芳纶线为16锭或24锭针织。
6.根据权利要求3所述的制备涡轮增压胶管的方法，其特征在于：所述步骤C中挤出机的机头温度控制在70±5℃。
7.根据权利要求3所述的制备涡轮增压胶管的方法，其特征在于：所述步骤D中的第二增强层的芳纶线为16锭或24锭针织。
8.根据权利要求3所述的制备涡轮增压胶管的方法，其特征在于：所述步骤E中挤出机的机头温度控制在70±5℃。
9.根据权利要求3所述的制备涡轮增压胶管的方法，其特征在于：所述步骤F中的硫化温度为173±3℃，压力为0.75±0.2MPa，硫化时间为45±5分钟。
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