CN109721020A - 一种纤维增强软管及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种纤维增强软管及其制造方法，软管由纤维增强编织层、内胶层和外胶层组成，纤维增强编织层呈管状，由经线和纬线编织而成，内胶层和外胶层分别涂覆于编织层的内表面和外表面，软管编织层的纤维缝隙中渗透有若干柱状胶，外胶层通过柱状胶与内胶层连接。纤维增强软管的制造方法包括选料、加捻、上线、编织、烘烤、涂覆和冷却工序，烘烤后用模头和挤出机将液态的胶层材料涂覆到编织层的内外壁上，冷却得到软管。本发明合理配置经线和纬线所能承受最大拉力的比例，用最少量的芳纶作纬线产生足够的强度，从而降低生产成本；通过一次涂覆工序使内胶层和外胶层同时涂覆于纤维增强层的内壁和外壁上，提高了产品的生产效率和软管强度。
Description
技术领域
本发明涉及水管技术领域，特别是一种适用于高压流体输送的纤维增强软管及其制造方法。
背景技术
纤维增强软管是指增强层为纤维织物，内外涂覆各种胶料的正压输送软管，该类软管的特点是管体柔软，管体可扁平折叠或盘卷，因而其携带体积较小；内外胶层较薄，总壁厚约2～4mm，管体的重量较轻，操作方便；软管单根长度较长，组成管线时连接接头少，展收速度快，应急反应能力强。该类软管包括长距离输油或水的软管、消防软管、农田浇灌软管、城市应急供水软管等。其中消防用的纤维增强软管由于使用环境较为恶劣，要求该种软管具备质量轻、易折叠或盘卷，并且耐高温、耐酸碱、耐磨损和耐高压等特点。
目前消防软管国家标准最高设计工作压力为2.5MPa。市场上常见的消防水带大多由两层结构组成，内层为聚氨酯或PVC胶管，外层为由经线和纬线编织而成的纤维编织增强层，经线和纬线都采用高强纤维材料。如授权公告号为CN100594959的发明专利公开一种消防水带，是由纤维编织的纤维编织增强层和防水复合层组成，所述的防水复合层采用PVC塑料，纤维编织增强层的经线采用涤纶线，纬线采用丙纶线。这种由经线和纬线编织而成的纤维编织增强层在承受不同的流体压力时，经线和纬线所承受的拉力是不一样的，往往压力越大，纬线与经线所承受得拉力比值就越大。所以根据纤维增强软管的目标工作压力，合理配置经线和纬线所能承受最大拉力的比例，能够用最小的成本达到目标承压能力。但是目前所使用的消防水带，尤其是耐高压消防水带或大口径消防水带都没考虑经线和纬线所承受最大拉力的比例，为了降低生产成本，只得使用如丙纶这样的性价比较高的纤维材料作为纬线，但其物理性质决定不能够产生足够大的断裂强度，不能够做成质量轻、便于携带，且工作压力在2.5MPa以上的消防用纤维增强软管。
芳纶是一种新型高科技合成纤维，具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻等优良性能,与高强聚酯纤维相比，断裂强度高出约3倍，其模量较高，断裂伸张率较小，用于该类软管时工作压力下的形变更小，芳纶的阻燃效果极佳，而且具有良好的绝缘性和抗老化性能，具有很长的生命周期。但是芳纶价格较高，使用常规芳纶生产软管会使产品的总成本上升至少7倍以上，所以目前所使用的消防用纤维增强软管很少使用芳纶。
目前在纤维编织增强层内外壁上涂覆胶层的方法一般有两种，一种是将纤维编织增强层通过塑料制管机的挤出模中，在纤维编织增强层外壁涂覆上胶层制成水带，剪切成需要长度后，将水带的内层翻为外层即制得内胶层。另一种方法是先制成胶层衬里和纤维增强层，将衬里层穿入纤维增强层，然后向衬里层注入压缩空气，将衬里层与骨架层内壁均匀结合，然后向衬里层注入蒸汽加热加压，将骨架层和衬里层粘结在一起，即制得内胶层，如果外翻即制得外胶层。使用这两种方法在给纤维编织增强层涂覆内外胶层时都要经过内层外翻工序，而且需要进行两次涂覆工序，生产效率较低。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于高压流体输送的纤维增强软管及其制造方法，该纤维增强软管耐高压，特别适用于消防水管。
本发明所要解决的问题是：1、根据纤维增强软管的目标工作压力，合理配置经线和纬线所能承受最大拉力的比例，在用芳纶纤维作为纬线时，能够用最少的芳纶用量产生足够的抗压强度，达到目标工作压力的要求，从而降低生产成本，使芳纶用于耐高压纤维增强软管变得经济可行。2、通过一次涂覆工序就使内胶层和外胶层同时涂覆于纤维增强层的内壁和外壁上，而且免去内层外翻的工序，提高了生产效率。
本发明解决上述问题采取的技术方案如下：
一种纤维增强软管，由纤维增强编织层、内胶层和外胶层组成，所述纤维增强编织层呈管状，由经线和纬线编织而成，所述内胶层和外胶层分别涂覆于编织层的内表面和外表面，所述软管纤维增强编织层的纤维缝隙中渗透有若干柱状胶，所述外胶层通过编织层缝隙中的柱状胶与内胶层连接并形成整体结构。
作为本发明的优选技术方案，所述经线包括尼龙纤维、聚酯纤维和PEN纤维；或，所述经线由尼龙纤维与聚酯纤维或PEN纤维捻合而成。
作为本发明的优选技术方案，所述纬线由芳纶纤维捻合而成。
作为本发明的优选技术方案，所述纬线的抗拉强度是经线抗拉强度的1至5倍。
作为本发明的优选技术方案，所述内胶层和外胶层以及柱状胶的材料为PVC或聚氨酯。
一种纤维增强软管的制造方法，包括如下步骤：
A、编织工艺
a、选料，根据纤维增强软管所需的工作压力、口径和长度，计算出经线和纬线的规格和数量，使纬线所能承受的拉力为经线所能承受拉力的0.8倍至5倍；
b、加捻，用加捻机对经线和纬线分别加捻并制成经线纱锭和纬线纱锭；
c、上线，将经线纱锭和纬线纱锭上到圆织机上；
d、编织，用圆织机将经线和纬线编织成管状的纤维增强编织层，并在纤维增强编织层上设置均匀的缝隙；
B、涂覆工艺
e、烘烤，将纤维增强编织层转入烘箱进行充分的烘烤；
f、涂覆，将烘烤后的纤维增强编织层转移到到模头上，模头分外模和内模，挤出机挤出加热成液态的胶层材料，牵引机牵拉纤维增强编织层向前运动，液态的胶层材料经过外模即涂覆到编织层的外壁上，并有部分液态的胶层材料透过编织层的缝隙进入内模中，随即涂覆到纤维增强编织层的内壁上；
g、冷却，将完成涂覆的纤维增强编织层转入冷却箱中进行冷却，即得到纤维增强软管。
作为本发明的优选技术方案，在选料步骤中，经线选用尼龙纤维、聚酯纤维和PEN纤维中的一种或一种以上的纤维，纬线选用芳纶纤维或氨纶纤维。
作为本发明的优选技术方案，在选料步骤中，纬线所能承受得拉力为经线所能承受拉力的1倍至5倍。
作为本发明的优选技术方案，在涂覆步骤中使用的胶层材料为聚氨酯或PVC。
作为本发明的优选技术方案，在冷却步骤后，还有收卷步骤，使用收卷机对冷却后的纤维增强软管进行收卷。
本发明的有益效果：相对于现有技术，本发明具有以下特点：1、根据纤维增强软管的目标工作压力，通过合理配置经线和纬线所能承受最大拉力的比例，能够用最少量的芳纶用作纬线，产生足够的抗压强度，达到目标工作压力的要求，从而降低生产成本，使芳纶用于制造耐高压纤维增强软管变得经济可行；2、通过一次涂覆工序就使内胶层和外胶层同时涂覆于纤维增强层的内壁和外壁上，而且避免了内层外翻的工序，提高了生产效率。3、使软管的外胶层通过编织层的缝隙与内胶层连接形成整体结构，大幅度提高软管的整体强度。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1中A处的局部放大示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明：
实施例1
如图1和图2所示，一种纤维增强软管，由纤维增强编织层1、外胶层2和内胶层3组成，所述纤维增强编织层1呈管状，由经线和纬线编织而成，所述内胶层3和外胶层2分别涂覆于编织层1的内表面和外表面，软管纤维增强编织层1的纤维缝隙中渗透有若干柱状胶4，所述外胶层2通过编织层缝隙中的柱状胶4与内胶层3连接并形成整体结构。
本实施例中，所述经线包括尼龙纤维、聚酯纤维和PEN纤维；或，所述经线由尼龙纤维与聚酯纤维或PEN纤维捻合而成；所述纬线由芳纶纤维捻合而成；纬线的抗拉强度是经线抗拉强度的1至5倍。所述内胶层3和外胶层2以及柱状胶4的材料为PVC或聚氨酯。
实施例2
一种纤维增强软管的制造方法，包括如下步骤：1、选料：根据纤维增强软管所需的工作压力、口径和长度，计算出经线和纬线的规格和数量，经线使用尼龙纤维，纬线使用芳纶纤维，纬线所能承受的拉力为经线所能承受拉力的0.8倍；2、加捻：用加捻机对经线和纬线分别加捻并制成经线纱锭和纬线纱锭；3、上线：将经线纱锭和纬线纱锭上到圆织机上；4、编织：用圆织机将经线和纬线编织成管状的纤维编织增强层，并在纤维编织增强层上设置均匀的缝隙；5、烘烤：将纤维增强编织层转入烘箱进行充分的烘烤；6、涂覆：将烘烤后的纤维编织层转移到到模头上，模头分外模和内模，挤出机挤出加热成液态的PVC，牵引机牵拉纤维编织层向前运动，液态的PVC经过外模即涂覆到纤维编织层的外壁上，并有部分液态的PVC透过纤维编织层上的缝隙进入内模中，随即涂覆到纤维编织层的内壁上；7、冷却：将完成涂覆的纤维编织层转入冷却箱中进行冷却，即得到纤维增强软管；8、收卷：使用收卷机对冷却后的纤维增强软管进行收卷。
这种方法的生产成本略低于授权公告号为CN100594959发明专利所公开的消防水带，其工作压力在2.5MPa以下，适用于低压流体的输送，尤其适用于低压消防水源。
实施例3
一种纤维增强软管的制造方法，包括如下步骤：1、选料：根据纤维增强软管所需的工作压力、口径和长度，计算出经线和纬线的规格和数量，经线使用聚酯纤维，纬线使用芳纶纤维，纬线所能承受的拉力与经线所能承受拉力相同；2、加捻：用加捻机对经线和纬线分别加捻并制成经线纱锭和纬线纱锭；3、上线：将经线纱锭和纬线纱锭上到圆织机上；4、编织：用圆织机将经线和纬线编织成管状的纤维增强编织层，并在纤维编织层上设置均匀的缝隙；5、烘烤：将纤维编织层转入烘箱进行充分的烘烤；6、涂覆：将烘烤后的纤维编织层转移到到模头上，模头分外模和内模，挤出机挤出加热成液态的聚氨酯，牵引机牵拉纤维编织层向前运动，液态的聚氨酯经过外模即涂覆到纤维编织层的外壁上，并有部分液态的聚氨酯透过纤维编织层的缝隙进入内模中，随即涂覆到纤维编织层的内壁上；7、冷却：将完成涂覆的纤维编织层转入冷却箱中进行冷却，即得到纤维增强软管；8、收卷：使用收卷机对冷却后的纤维增强软管进行收卷。
这种方法的生产成本略高于授权公告号为CN100594959发明专利所公开的消防水带，其工作压力能够达到2.5MPa，适用于高压流体的输送，尤其适用于高压消防水源。
实施例4
一种纤维增强软管的制造方法，包括如下步骤：1、选料：根据纤维增强软管所需的工作压力、口径和长度，计算出经线和纬线的规格和数量，经线使用PEN纤维，纬线使用芳纶纤维，纬线所能承受的拉力与经线所能承受拉力相同；2、加捻：用加捻机对经线和纬线分别加捻并制成经线纱锭和纬线纱锭；3、上线：将经线纱锭和纬线纱锭上到圆织机上；4、编织：用圆织机将经线和纬线编织成管状的纤维增强编织层，并在纤维编织层上设置均匀的缝隙；5、烘烤：将纤维编织层转入烘箱进行充分的烘烤；6、涂覆：将烘烤后的纤维编织层转移到到模头上，模头分外模和内模，挤出机挤出加热成液态的聚氨酯，牵引机牵拉纤维编织层向前运动，液态的聚氨酯经过外模即涂覆到纤维编织层的外壁上，并有部分液态的聚氨酯透过纤维编织层上的缝隙进入内模中，随即涂覆到纤维编织层的内壁上；7、冷却：将完成涂覆的纤维编织层转入冷却箱中进行冷却，即得到纤维增强软管；8、收卷：使用收卷机对冷却后的纤维增强软管进行收卷。
这种方法的生产成本略高于授权公告号为CN100594959发明专利所公开的消防水带，其的工作压力能够达到2.5MPa，适用于高压流体的输送，尤其适用于高压消防水源。
实施例5
一种纤维增强软管的制造方法，包括如下步骤：1、选料：根据纤维增强软管所需的工作压力、口径和长度，计算出经线和纬线的规格和数量，经线使用PEN纤维，纬线使用芳纶纤维，纬线所能承受的拉力为经线所能承受拉力的5倍；2、加捻：用加捻机对经线和纬线分别加捻并制成经线纱锭和纬线纱锭；3、上线：将经线纱锭和纬线纱锭上到圆织机上；4、编织：用圆织机将经线和纬线编织成管状的纤维增强编织层，并在纤维编织层上设置均匀的缝隙；5、烘烤：将纤维编织层转入烘箱进行充分的烘烤；6、涂覆：将烘烤后的纤维编织层转移到到模头上，模头分外模和内模，挤出机挤出加热成液态的聚氨酯，牵引机牵拉纤维编织层向前运动，液态的聚氨酯经过外模即涂覆到纤维编织层的外壁上，并有部分液态的聚氨酯透过纤维编织层上的缝隙进入内模中，随即涂覆到纤维编织层的内壁上；7、冷却：将完成涂覆的纤维编织层转入冷却箱中进行冷却，即得到纤维增强软管；8、收卷：使用收卷机对冷却后的纤维增强软管进行收卷。
这种方法的生产成本是授权公告号为CN100594959发明专利所公开的消防水带的2倍至4倍，但是其工作压力能够达到6.0MPa以上，适用于超高压流体的输送，尤其适用于超高压消防水源。
Claims (10)
1.一种纤维增强软管，由纤维增强编织层、内胶层和外胶层组成，所述纤维增强编织层呈管状，由经线和纬线编织而成，所述内胶层和外胶层分别涂覆于编织层的内表面和外表面，其特征在于：所述软管纤维增强编织层的纤维缝隙中渗透有若干柱状胶，所述外胶层通过编织层缝隙中的柱状胶与内胶层连接并形成整体结构。
2.根据据权利要求1所述的纤维增强软管，其特征在于：所述经线包括尼龙纤维、聚酯纤维和PEN纤维；或，所述经线由尼龙纤维与聚酯纤维或PEN纤维捻合而成。
3.根据据权利要求1或2所述的纤维增强软管，其特征在于：所述纬线由芳纶纤维捻合而成。
4.根据据权利要求1所述的纤维增强软管，其特征在于：所述纬线的抗拉强度是经线抗拉强度的1至5倍。
5.根据权利要求1所述的纤维增强软管，其特征在于：所述内胶层和外胶层以及柱状胶的材料为PVC或聚氨酯。
6.一种如权利要求1所述的纤维增强软管的制造方法，其特征在于包括如下步骤：
A、编织工艺
a、选料，根据纤维增强软管所需的工作压力、口径和长度，计算出经线和纬线的规格和数量，使纬线所能承受的拉力为经线所能承受拉力的0.8倍至5倍；
b、加捻，用加捻机对经线和纬线分别加捻并制成经线纱锭和纬线纱锭；
c、上线，将经线纱锭和纬线纱锭上到圆织机上；
d、编织，用圆织机将经线和纬线编织成管状的纤维增强编织层，并在纤维增强编织层上设置均匀的缝隙；
B、涂覆工艺
e、烘烤，将纤维增强编织层转入烘箱进行充分的烘烤；
f、涂覆，将烘烤后的纤维增强编织层转移到到模头上，模头分外模和内模，挤出机挤出加热成液态的胶层材料，牵引机牵拉纤维增强编织层向前运动，液态的胶层材料经过外模即涂覆到编织层的外壁上，并有部分液态的胶层材料透过编织层的缝隙进入内模中，随即涂覆到纤维增强编织层的内壁上；
g、冷却，将完成涂覆的纤维增强编织层转入冷却箱中进行冷却，即得到纤维增强软管。
7.根据权利要求6所述的纤维增强软管的制造方法，其特征在于：在选料步骤中，经线选用尼龙纤维、聚酯纤维和PEN纤维中的一种或一种以上的纤维，纬线选用芳纶纤维或氨纶纤维。
8.根据权利要求6所述的纤维增强软管制造方法，其特征在于：在选料步骤中，纬线所能承受得拉力为经线所能承受拉力的1倍至5倍。
9.根据权利要求6所述的纤维增强软管制造方法，其特征在于：在涂覆步骤中使用的胶层材料为聚氨酯或PVC。
10.根据权利要求6所述的纤维增强软管制造方法，其特征在于：在冷却步骤后，还有收卷步骤，使用收卷机对冷却后的纤维增强软管进行收卷。
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