CN109340471A - 一种满足新型制冷剂的空调软管及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种满足新型制冷剂的空调软管及其制备方法，该软管由内到外包括：阻隔层、中胶层、增强层和外胶层，所述阻隔层由尼龙层和聚乙烯醇复合材料层组成，相邻的尼龙层和聚乙烯醇复合材料层由内到外依次设置，且所述阻隔层设置一层或者两层，其中，一层结构的阻隔层由内到外依次包括第一尼龙层和第一聚乙烯醇复合材料层，两层结构的阻隔层由内到外依次包括第二尼龙层、第二聚乙烯醇复合材料层、第一尼龙层和第一聚乙烯醇复合材料层。本发明能够大大提高胶管的耐渗透性，满足新型R744空调管路超低渗透性要求，同时EVOH能够更好地与橡胶粘合，避免了EVOH与大气的直接接触，消除了EVOH的吸湿导致阻隔性能下降的可能性。

Description

一种满足新型制冷剂的空调软管及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种空调软管及其制备方法，具体而言，涉及一种用于新型二氧化碳空调系统压缩机进气端的复合空调软管，属于车用空调制冷领域。

背景技术

制冷剂又称冷媒，它是在空调制冷系统中循环并通过其本身的相态变化以实现制冷的物质。最早的氟利昂制冷剂会导致臭氧被大量消耗并最终在南极上空形成了一个臭氧层空洞。随着蒙特利尔协定与维也纳公约的签订，一种名为HFCs类的物质被发现，其中的佼佼者便是R134a。虽然R134a消耗臭氧潜能值ODP几乎为0，但其温室效应指数GWP高达1300，会导致严重的全球变暖。欧盟规定：从2011年1月1日起，新发布的车型将禁止使用GWP值大于150的制冷剂；到2017年1月1日起所有的车型都需要满足制冷剂的GWP小于150的要求，目前使用的制冷剂R134a的GWP值在1300左右，因此，R134a已成为《蒙特利尔议定书》基加利修正案主要受控物质之一，将被禁止使用。二氧化碳的GWP值为1，ODP值为0，CO2用作制冷剂的代号为R744，其优点主要表现在：①安全环保性：R744为天然工质，还具有无毒、不可燃、物理化学稳定性好等特性；②运行经济性：R744容积制冷量是传统制冷剂的5-8倍；③容易获取、价格低廉，因此二氧化碳无疑是制冷剂最好的候选。

R744制冷剂并不十全十美，也存在以下缺点：①系统工作压力较高，压缩机进气端软管使用压力为0MPa～13MPa，是现有系统压力的5～8倍，对设备承压能力及其管道要求更高；②泄漏量小，要求胶管的泄漏量小于0.3g/年；③为避免制冷剂二氧化碳在输送过程中出现压降，胶管膨胀性能要求较高；④与压缩机连接的管路具有更加复杂的振动和脉冲环境；⑤二氧化碳分子小，胶管内部不能直接使用橡胶材料否则会出现爆破性解压现象。

综合以上情况，现有的空调系统胶管已经无法满足R744新型制冷剂的使用要求，必须开发新结构软管。因为，传统的空调管结构一般包括阻隔层、橡胶层、增强层、橡胶层组成，使用高压软管使用压力在0～3.5MPa，低压软管使用压力不超过1.7MPa。但是随着R744介质的应用，新的空调系统压缩机进气端工作压力为0～13MPa，比现有要求提升了5～8倍，现有的空调管无法满足R744工质系统的高压要求。且基于R744制冷剂本身的特点，目前阻隔层仅为一层纯尼龙的空调无法满足新型空调系统低渗透性要求，容易造成介质的渗透和泄露，由于二氧化碳介质分子量较小，橡胶层无法对介质起到有效的阻隔作用，且介质进入橡胶层后会出现爆破性解压现象，使软管失去应有的效用。

发明内容

本发明的目的就是为了克服以上技术不足，提供一种用于输送二氧化碳等新型环保制冷剂的耐高压、低渗透、低膨胀、低NVH、长寿命的复合空调软管。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案之一是：

一种满足新型制冷剂的空调软管，该软管由内到外包括：阻隔层、中胶层、增强层和外胶层，所述阻隔层由尼龙层和聚乙烯醇复合材料层组成，相邻的尼龙层和聚乙烯醇复合材料层由内到外依次设置，且所述阻隔层设置一层或者两层，其中，一层结构的阻隔层由内到外依次包括第一尼龙层和第一聚乙烯醇复合材料层，两层结构的阻隔层由内到外依次包括第二尼龙层、第二聚乙烯醇复合材料层、第一尼龙层和第一聚乙烯醇复合材料层。

进一步的，所述聚乙烯醇复合材料层的厚度为0.1-0.5mm。所述聚乙烯醇复合材料层的材料为乙烯乙烯醇共聚物，具体为可乐丽E105A、E105B、E151B、E171A、E171B、F101、F101A、F101B、F104B、F171、F171B、G156B、H171B、J02B、L171B、L104B、H101、C109B、FP101B、FP104B、J171B、EP105B、SP292B、SP451B、SP482B、SP521B中的一种或几种的复合。

进一步的，所述尼龙层的厚度为0.1-0.5mm。所述尼龙层的材料为PA66,PA6,PA610,PA1010,PA11,PA12中的一种或几种的复合。

进一步的，所述中胶层的厚度为0.5-2.5mm，且中胶层的材料为EPDM三元乙丙橡胶、IIR丁基橡胶、CIIR氯化丁基橡胶、ECO氯醇橡胶、HNBR氢化丁腈橡胶、硅橡胶，氟橡胶中的一种或几种的复合。作为优选，低压软管的中胶层材料为三元乙丙橡胶、丁基橡胶、氯化丁基橡胶中的一种或几种的复合，高压软管的中胶层材料为氢化丁腈橡胶、硅橡胶，氟橡胶中的一种或几种的复合。

进一步的，所述增强层的厚度为0.4-1.0mm；且增强层的材料为AR(芳纶纤维)、PVA(聚乙烯醇纤维)、金属丝中的一种。作为优选，所述增强层采用的芳纶纤维、聚乙烯醇纤维规格为1000D-2500D，金属丝直径为0.2-0.5mm，且采用单层或多层编织结构。其中，增强层所用的AR(芳纶纤维)为金华亚纶的1000D或1500D浸胶芳纶线。

进一步的，所述外胶层的厚度为0.5-2.5mm，且外胶层的材料为EPDM三元乙丙橡胶、ECO氯醇橡胶、HNBR氢化丁腈橡胶、硅橡胶，氟橡胶中的一种或几种的复合。作为优选，低压软管的外胶层为三元乙丙橡胶，高压软管的外胶层为氢化丁腈橡胶。

本发明采取的技术方案之二是：

一种满足新型制冷剂的空调软管的制备方法，其包括如下步骤：

步骤1：采用复合挤出机在TPX芯棒上挤出阻隔层；

步骤2：将步骤1中制备的外包阻隔层的芯棒引入橡胶挤出机中，在阻隔层表面挤出包覆中胶层；

步骤3：将步骤2中制得的管坯引入编织机中，在中胶层表面编织一层增强层；

步骤4：将步骤3中制得的编织后胶管引入橡胶挤出机中，在增强层表面包覆外胶层；

步骤5：最后，将步骤4中制得的管坯按照客户要求缠布或包覆TPX后进缸硫化，脱芯后得到所述空调橡胶管。

本发明的有益效果是：与传统的空调管只靠单层尼龙阻隔相比，本发明增加了一种阻隔性能更高的乙烯乙烯醇共聚物(EVOH)材料，能够大大提高胶管的耐渗透性，满足新型R744空调管路超低渗透性要求，同时从分子结构上看EVOH能够更好地与橡胶粘合，且橡胶与阻隔层贴合后，避免了EVOH与大气的直接接触，消除了EVOH的吸湿导致阻隔性能下降的可能性。

本发明选用的气体阻隔层为尼龙和EVOH复合结构，能够保证软管能够满足低渗透的要求，图1的单层EVOH阻隔结构和图2双层EVOH阻隔结构可以分别在渗透性要求不同的场合使用，同时通过材料种类的选择，保证管路在系统使用温度-50℃～180℃的条件下具有相同的状态，既保持管路的柔软性，又能保证足够的屏蔽作用，保证低渗透，同时避免爆破性解压的发生。

尼龙层能够对阻隔层EVOH起到足够的保护作用，保证在使用过程中不会出现阻隔层破坏而导致阻隔性能下降的情况，同时EVOH阻隔层与中胶层直接粘合，一方面可以避免阻隔层破坏使阻隔性能下降，另一方面EVOH与橡胶有更好的粘合效果，可以使胶管具有更好的NVH性能。

选用不同性能的橡胶层可以保证胶管在-50℃～180℃的条件下的柔韧性，保证胶管具有良好的NVH性能。增强层选用了模量高、温度系数小的金属丝、芳纶或者聚乙烯醇纤维，保证了在-40℃～180℃下的胶管的膨胀系数小，胶管的周向和径向的稳定性好，减少了系统压降，避免了爆破性解压的问题的发生。

综合上述的设计，本软管具有耐渗透性、耐高低温、抗弯曲性、低膨胀、抗振动和脉冲吸收性更好等优异的综合性能。本发明提供了一种用于输送二氧化碳等新型环保制冷剂的耐高温高压、低膨胀、低NVH、长寿命的复合空调软管，为空调系统长期稳定的运行提供了可靠保障。

附图说明

图1是实施例一的结构示意图。

图2是实施例二的结构示意图。

图中标记为：1-外胶层、2-增强层、3-中胶层、4-第一聚乙烯醇复合材料层(EVOH层)、5-第一尼龙层、6-第二聚乙烯醇复合材料层(EVOH层)、7-第二尼龙层。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一。

如图1所示，一种满足新型制冷剂的空调软管，该软管由内到外包括：阻隔层、中胶层3、增强层2和外胶层1，所述阻隔层由第一尼龙层5和第一聚乙烯醇复合材料层4组成，相邻的第一尼龙层5和第一聚乙烯醇复合材料层4由内到外依次设置。

实施例二。

如图2所示，一种满足新型制冷剂的空调软管，该软管由内到外包括：阻隔层、中胶层3、增强层2和外胶层1，所述阻隔层由尼龙层和聚乙烯醇复合材料层组成，相邻的尼龙层和聚乙烯醇复合材料层由内到外依次设置，且阻隔层为两层结构，该两层结构的阻隔层由内到外依次包括第二尼龙层7、第二聚乙烯醇复合材料层6、第一尼龙层5和第一聚乙烯醇复合材料层4。

在实施例一或实施例二的结构基础上，对于各层的规格以及材料的选择如下：

所述聚乙烯醇复合材料层的厚度为0.1-0.5mm。所述聚乙烯醇复合材料层的材料为乙烯乙烯醇共聚物，具体为可乐丽E105A、E105B、E151B、E171A、E171B、F101、F101A、F101B、F104B、F171、F171B、G156B、H171B、J02B、L171B、L104B、H101、C109B、FP101B、FP104B、J171B、EP105B、SP292B、SP451B、SP482B、SP521B中的一种或几种的复合。

所述尼龙层的厚度为0.1-0.5mm。所述尼龙层的材料为PA66,PA6,PA610,PA1010,PA11,PA12中的一种或几种的复合。

所述中胶层3的厚度为0.5-2.5mm，且中胶层3的材料为EPDM三元乙丙橡胶、IIR丁基橡胶、CIIR氯化丁基橡胶、ECO氯醇橡胶、HNBR氢化丁腈橡胶、硅橡胶，氟橡胶中的一种或几种的复合。作为优选，低压软管的中胶层3材料为三元乙丙橡胶、丁基橡胶、氯化丁基橡胶中的一种或几种的复合，高压软管的中胶层3材料为氢化丁腈橡胶、硅橡胶，氟橡胶中的一种或几种的复合。

所述增强层2的厚度为0.4-1.0mm；且增强层2的材料为AR(芳纶纤维)、PVA(聚乙烯醇纤维)、金属丝中的一种。作为优选，所述增强层2采用的芳纶纤维、聚乙烯醇纤维规格为1000D-2500D，金属丝直径为0.2-0.5mm，且采用单层或多层编织结构。其中，增强层2所用的AR(芳纶纤维)为金华亚纶的1000D或1500D浸胶芳纶线。

所述外胶层1的厚度为0.5-2.5mm，且外胶层1的材料为EPDM三元乙丙橡胶、ECO氯醇橡胶、HNBR氢化丁腈橡胶、硅橡胶，氟橡胶中的一种或几种的复合。作为优选，低压软管的外胶层1为三元乙丙橡胶，高压软管的外胶层1为氢化丁腈橡胶。

本实施例中所述的满足新型制冷剂的空调软管的制备方法步骤为:

步骤1：采用复合挤出机在TPX芯棒上挤出阻隔层；

步骤2：将步骤1中制备的外包阻隔层的芯棒引入橡胶挤出机中，在阻隔层表面挤出包覆中胶层；

步骤3：将步骤2中制得的管坯引入编织机中，在中胶层表面编织一层增强层；

步骤4：将步骤3中制得的编织后胶管引入橡胶挤出机中，在增强层表面包覆外胶层；

步骤5：最后，将步骤4中制得的管坯按照客户要求缠布或包覆TPX后进缸硫化，脱芯后得到所述空调橡胶管。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本领域的普通技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明的保护范围，凡采用等同替换等方式所获得的技术方案，均落于本发明的保护范围内。

本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (10)

1.一种满足新型制冷剂的空调软管，其特征在于，该软管由内到外包括：阻隔层、中胶层、增强层和外胶层，所述阻隔层由尼龙层和聚乙烯醇复合材料层组成，相邻的尼龙层和聚乙烯醇复合材料层由内到外依次设置，且所述阻隔层设置一层或者两层，其中，一层结构的阻隔层由内到外依次包括第一尼龙层和第一聚乙烯醇复合材料层，两层结构的阻隔层由内到外依次包括第二尼龙层、第二聚乙烯醇复合材料层、第一尼龙层和第一聚乙烯醇复合材料层。

2.根据权利要求1所述的一种满足新型制冷剂的空调软管，其特征在于，所述聚乙烯醇复合材料层的厚度为0.1-0.5mm。

3.根据权利要求1或2所述的一种满足新型制冷剂的空调软管，其特征在于，所述聚乙烯醇复合材料层的材料为乙烯乙烯醇共聚物，具体为可乐丽E105A、E105B、E151B、E171A、E171B、F101、F101A、F101B、F104B、F171、F171B、G156B、H171B、J02B、L171B、L104B、H101、C109B、FP101B、FP104B、J171B、EP105B、SP292B、SP451B、SP482B、SP521B中的一种或几种的复合。

4.根据权利要求1所述的一种满足新型制冷剂的空调软管，其特征在于，所述尼龙层的厚度为0.1-0.5mm，且尼龙层的材料为PA66,PA6,PA610,PA1010,PA11,PA12中的一种或几种的复合。

5.根据权利要求1所述的一种满足新型制冷剂的空调软管，其特征在于，所述中胶层的厚度为0.5-2.5mm，且中胶层的材料为EPDM三元乙丙橡胶、IIR丁基橡胶、CIIR氯化丁基橡胶、ECO氯醇橡胶、HNBR氢化丁腈橡胶、硅橡胶，氟橡胶中的一种或几种的复合。

6.根据权利要求6所述的一种满足新型制冷剂的空调软管，其特征在于，低压软管的中胶层材料为三元乙丙橡胶、丁基橡胶、氯化丁基橡胶中的一种或几种的复合，高压软管的中胶层材料为氢化丁腈橡胶、硅橡胶，氟橡胶中的一种或几种的复合。

7.根据权利要求1所述的一种满足新型制冷剂的空调软管，其特征在于，所述增强层的厚度为0.4-1.0mm；且增强层的材料为芳纶纤维、聚乙烯醇纤维、金属丝中的一种。

8.根据权利要求7述的一种满足新型制冷剂的空调软管，其特征在于，所述增强层采用的芳纶纤维、聚乙烯醇纤维规格为1000D-2500D，金属丝直径为0.2-0.5mm，且采用单层或多层编织结构。

9.根据权利要求1所述的一种满足新型制冷剂的空调软管，其特征在于，所述外胶层的厚度为0.5-2.5mm，且外胶层的材料为EPDM三元乙丙橡胶、ECO氯醇橡胶、HNBR氢化丁腈橡胶、硅橡胶，氟橡胶中的一种或几种的复合。

10.一种制备权利要求1至9中任一项所述满足新型制冷剂的空调软管，其特征在于包括如下步骤：

步骤1：采用复合挤出机在TPX芯棒上挤出阻隔层；

步骤2：将步骤1中制备的外包阻隔层的芯棒引入橡胶挤出机中，在阻隔层表面挤出包覆中胶层；

步骤3：将步骤2中制得的管坯引入编织机中，在中胶层表面编织一层增强层；

步骤4：将步骤3中制得的编织后胶管引入橡胶挤出机中，在增强层表面包覆外胶层；

步骤5：最后，将步骤4中制得的管坯按照客户要求缠布或包覆TPX后进缸硫化，脱芯后得到所述空调橡胶管。