CN111022779A - 塑料冷却液水管及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种塑料冷却液水管及其制备方法，涉及冷却管技术领域，本发明提供的塑料冷却液水管包括第一聚烯烃管和第二聚烯烃管，所述第二聚烯烃管包覆在所述第一聚烯烃管外部，当所述第一聚烯烃管和第二聚烯烃管材料相同时，所述第一聚烯烃管和第二聚烯烃管之间还设有增强层。本发明提供的塑料冷却液水管可回收再利用，并且其重量小、成本低、渗透率低，更加符合安全、环保、减重的整车发展趋势。

Description

塑料冷却液水管及其制备方法

技术领域

本发明涉及冷却管技术领域，尤其是涉及一种塑料冷却液水管及其制备方法。

背景技术

随着近些年新能源汽车的发展，整车内部的冷却液系统的管路也随之有了很大的变革。

材料可回收、轻量化、耐水解、低挥发渗透必然会成为未来冷却液管路的发展趋势。在整车上有三大冷却板块，分别是前舱内的电机系统或者发动机系统冷却管路以及底盘冷却液传输管路和电池冷却管路。底盘冷却液传输管路和电池冷却管路现在以塑料管路为主要材料结构，可以满足轻量化、低挥发渗透以及特有的空间布局的要求。而在舱内的冷却液管路的材料结构选择就因为其特有的空间属性、工况对应的材料结构选择较多。

现有技术主要采用EPDM(Ethylene Propylene Diene Monomer，三元乙丙橡胶)/增强层/EPDM的橡胶冷却液管路，产品对应材料不可回收利用、水气阻隔率较低、重量较重、成本较高，其适用温度范围较宽，对于传统燃油车发动机附近的冷却液管路是最佳的选择，但对于新能源车整体工况中表现的介质温度的降低、舱内环境温度的降低以及压力的降低，传统的冷却液管结构设计不是最佳的材料结构设计。并且传统橡胶冷却液管路在生产过程中需要经过EPDM的橡胶炼胶、采用专用橡胶挤出机挤出，完成挤出后采用蒸汽硫化罐进行异型产品定型，生产工艺路线复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种塑料冷却液水管，其重量小、成本低、渗透率低，更加符合安全、环保、减重的整车发展趋势。另外提供一种制备上述塑料冷却液水管的塑料冷却液水管制备方法。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种塑料冷却液水管，包括第一聚烯烃管和第二聚烯烃管，所述第二聚烯烃管包覆在所述第一聚烯烃管外部，当所述第一聚烯烃管和第二聚烯烃管材料相同时，所述第一聚烯烃管和第二聚烯烃管之间还设有增强层。

进一步地，所述第一聚烯烃管为PP管，所述第二聚烯烃管为TPV管。

进一步地，当第一聚烯烃管和第二聚烯烃管材料不同时，所述第一聚烯烃管和第二聚烯烃管之间还具有粘结剂层组。

进一步地，所述第一聚烯烃管为HDPE管，所述第二聚烯烃管为TPV管。

进一步地，所述粘结剂层组包括第一粘结剂层和第二粘结剂层，所述第一粘结剂层和所述第二粘结剂层之间还设有阻隔层。

进一步地，所述第一聚烯烃管为HDPE管或PP管，所述第二聚烯烃管为HDPE管、PP管、TPV管或PA12管。

进一步地，所述阻隔层为EVOH管或PA6管。

进一步地，所述第一聚烯烃管和第二聚烯烃管均为TPV管，所述增强层为聚酯纤维。

第二方面，本发明还提供针对上述塑料冷却液水管的塑料冷却液水管的制备方法，包括：

将TPV材料投入挤出机；

挤出机将TPV材料挤出呈管状结构；

在TPV管外表面编织增强层；

预热带有编织层的TPV管；

将加热后带有编织层的TPV管伸入挤出机进行TPV材料外层的包覆挤出，随后冷却定型；

将定型后的管路热成型为异型管。

本发明提供的塑料冷却液水管及其制备方法能产生如下有益效果：

当第一聚烯烃管和第二聚烯烃管材料不同时，上述塑料冷却液水管具有两层聚烯烃管，其兼具两层聚烯烃管的性能，而当第一聚烯烃管和第二聚烯烃管为同种类聚烯烃材料时，增强层保证冷却液水管强度达到要求。相对于现有技术来说，本发明第一方面提供的塑料冷却液水管其材料可回收再利用，并且其重量小、成本低、渗透率低，更加符合安全、环保、减重的整车发展趋势。

相对于现有技术来说，本发明第二方面提供的塑料冷却液水管制备方法中，首先通过挤出机将TPV材料挤出呈管状结构，随后在TPV管外表面编织增强层，保证塑料冷却液水管强度达到要求，随后预热带有编织层的TPV管并伸入挤出机进行TPV材料外层的包覆挤出，挤出完毕后冷却定型，最后将定型后的管路热成型为异型管，满足使用条件要求。上述工艺过程简单，省去了流化工序，提高生产效率，减少设备投入和占地面积，生产运营成本降低，且制造完成的塑料冷却液水管重量小、成本低、渗透率低，符合安全、环保、减重的整车发展趋势。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种塑料冷却液水管制备方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的另一种塑料冷却液水管制备方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

图1为本发明实施例提供的一种塑料冷却液水管制备方法的流程图；图2为本发明实施例提供的另一种塑料冷却液水管制备方法的流程图。

本发明第一方面的实施例在于提供一种塑料冷却液水管，包括第一聚烯烃管和第二聚烯烃管，所述第二聚烯烃管包覆在所述第一聚烯烃管外部，当所述第一聚烯烃管和第二聚烯烃管材料相同时，所述第一聚烯烃管和第二聚烯烃管之间还设有增强层。

当第一聚烯烃管和第二聚烯烃管材料不同时，上述塑料冷却液水管具有两层聚烯烃管，其兼具两层聚烯烃管的性能，而当第一聚烯烃管和第二聚烯烃管为同种类聚烯烃材料时，增强层保证冷却液水管强度达到要求。相对于现有技术来说，本发明第一方面的实施例提供的塑料冷却液水管其材料可回收再利用，并且其重量小、成本低、渗透率低，更加符合安全、环保、减重的整车发展趋势。

根据塑料冷却液水管的结构不同，具体可以分为以下几个实施例：

实施例一：

在本实施例一中，第一聚烯烃管为PP(Polypropylene，聚丙烯)管，第二聚烯烃管为TPV(Thermoplastic Vulcanizate，热塑性硫化橡胶)管，本实施例一中的塑料冷却液水管由内至外依次为：PP层、TPV层。PP材料具有较好的耐冷却液性能以及耐温性能，TPV材料不仅有塑料的挺性和优异的加工性能，还有橡胶材料的柔韧性。

在加工时，可以将PP材料以及TPV材料共同加入多复合挤出机挤出，并控制一定的挤出温度，形成双层管状结构。

实施例二：

在本实施例二中，第一聚烯烃管为HDPE(High DensityPolyethylene，高密度聚乙烯)管，第二聚烯烃管为TPV管，第一聚烯烃管和第二聚烯烃管之间还具有粘结剂层组，本实施例二中的塑料冷却液水管由内至外依次为：HDPE层、粘结剂层、TPV层。HDPE材料具有良好的耐热性和耐寒性，还具有较高的刚性和韧性。

粘结剂层组能够加强HDPE与TPV之间的连接强度，在本实施例中粘结剂层组为一层起到粘接作用的塑料材料。

在加工时，可以将HDPE材料、粘结剂以及TPV材料共同加入多复合挤出机挤出，并控制一定的挤出温度，形成多层管状结构。

实施例三：

在本实施例三中，第一聚烯烃管为HDPE管，第二聚烯烃管为TPV管，第一聚烯烃管和第二聚烯烃管之间还具有粘结剂层组。粘结剂层组包括第一粘结剂层和第二粘结剂层，第一粘结剂层和第二粘结剂层之间还设有阻隔层。第一粘结剂层和第二粘结剂层之间增设阻隔层能够使得上述塑料冷却液水管具有更好的抗张强度以及抗老化性能。

其中，阻隔层可以为EVOH(Ethylene vinyl alcohol copolymer，乙烯/乙烯醇共聚物)管、PA6(尼龙6)管或其他阻隔材料层。本实施例三中的塑料冷却液水管由内至外依次为：HDPE层、粘结剂层、EVOH/PA6层、粘结剂层、TPV层。

在加工时，可以将HDPE材料、各层粘结剂、阻隔层材料以及TPV材料共同加入多复合挤出机挤出，并控制一定的挤出温度，形成多层管状结构。

实施例四：

在本实施例四中，将上述实施例三中的第一聚烯烃管替换为PP管，本实施例四中的塑料冷却液水管由内至外依次为：PP层、粘结剂层、EVOH/PA6层、粘结剂层、TPV层。

在加工时，可以将PP材料、各层粘结剂、阻隔层材料以及TPV材料共同加入多复合挤出机挤出，并控制一定的挤出温度，形成多层管状结构。

实施例五：

在本实施例五中，将上述实施例三中的第二聚烯烃管替换为HDPE管，本实施例五中的塑料冷却液水管由内至外依次为：HDPE层、粘结剂层、EVOH/PA6层、粘结剂层、HDPE层。

在加工时，可以将各层HDPE材料、各层粘结剂以及阻隔层材料共同加入多复合挤出机挤出，并控制一定的挤出温度，形成多层管状结构。

实施例六：

在本实施例六中，将上述实施例四中的第二聚烯烃管替换为HDPE管，本实施例六中的塑料冷却液水管由内至外依次为：PP层、粘结剂层、EVOH/PA6层、粘结剂层、HDPE层。

在加工时，可以将各层PP材料、各层粘结剂、阻隔层材料以及HDPE材料共同加入多复合挤出机挤出，并控制一定的挤出温度，形成多层管状结构。

实施例七：

在本实施例七中，将上述实施例三中的第二聚烯烃管替换为PA12(聚十二内酰胺)管，本实施例七中的塑料冷却液水管由内至外依次为：HDPE层、粘结剂层、EVOH/PA6层、粘结剂层、PA12层。

在加工时，可以将HDPE材料、各层粘结剂、阻隔层材料以及PA12材料共同加入多复合挤出机挤出，并控制一定的挤出温度，形成多层管状结构。

实施例八：

在本实施例八中，将上述实施例四中的第二聚烯烃管替换为PA12(聚十二内酰胺)管，本实施例八中的塑料冷却液水管由内至外依次为：PP层、粘结剂层、EVOH/PA6层、粘结剂层、PA12层。

在加工时，可以将PP材料、各层粘结剂、阻隔层材料以及PA12材料共同加入多复合挤出机挤出，并控制一定的挤出温度，形成多层管状结构。

实施例九：

在本实施例九中，将上述实施例三中的第二聚烯烃管替换为PP管，本实施例九中的塑料冷却液水管由内至外依次为：HDPE层、粘结剂层、EVOH/PA6层、粘结剂层、PP层。

在加工时，可以将HDPE材料、各层粘结剂、阻隔层材料以及PP材料共同加入多复合挤出机挤出，并控制一定的挤出温度，形成多层管状结构。

实施例十：

在本实施例十中，将上述实施例四中的第二聚烯烃管替换为PP管，本实施例十中的塑料冷却液水管由内至外依次为：PP层、粘结剂层、EVOH/PA6层、粘结剂层、PP层。

在加工时，可以将各层PP材料、各层粘结剂以及阻隔层材料共同加入多复合挤出机挤出，并控制一定的挤出温度，形成多层管状结构。

实施例十一：

在本实施例十一中，第一聚烯烃管为TPV管，第二聚烯烃管也为TPV管，第一聚烯烃管和第二聚烯烃管之间还设有聚酯纤维层。

在加工时，首先将TPV材料投入挤出机；随后挤出机将TPV材料挤出呈管状结构；随后在TPV管外表面编织聚酯纤维层，编织完成后预热带有编织层的TPV管；随后将预热后带有编织层的TPV管伸入挤出机进行TPV材料外层的包覆挤出，随后冷却定型，最后将定型后的管路热成型为异型管，例如直角管、U形管等等。

需要说明的是，本发明第一方面提供的塑料冷却液水管可以作为传统燃油车低温冷却液水管也可以作为电动车冷却液水管。

本发明第二方面的实施例在于提供一种制备上述塑料冷却液水管的塑料冷却液水管的制备方法，包括：

S101步骤：将TPV材料投入挤出机；

S102步骤：挤出机将TPV材料挤出呈管状结构；

S103步骤：在TPV管外表面编织增强层；

S104步骤：预热带有编织层的TPV管；

S105步骤：将预热后带有编织层的TPV管伸入挤出机进行TPV材料外层的包覆挤出，随后冷却定型；

S106步骤：将定型后的管路热成型为异型管。

相对于现有技术来说，本发明第二方面的实施例提供的塑料冷却液水管制备方法中，首先通过挤出机将TPV材料挤出呈管状结构，随后在TPV管外表面编织增强层，保证塑料冷却液水管强度达到要求，随后预热带有编织层的TPV管并伸入挤出机进行TPV材料外层的包覆挤出，挤出完毕后冷却定型，最后将定型后的管路热成型为异型管，满足使用条件要求。上述工艺过程简单，省去了流化工序，提高生产效率，减少设备投入和占地面积，生产运营成本降低，且制造完成的塑料冷却液水管重量小、成本低、渗透率低，符合安全、环保、减重的整车发展趋势。

挤出过程中，TPV管螺杆长径比为20－26，TPV挤出温度为180－220℃，挤出速度为8－15m/min，成品规格为Φ15－Φ25mm。预热温度60－120℃，冷却温度20－30℃。

上述冷却液水管爆破压力≥1.5MPa；附着力≥2.0N/mm，120℃下1000h后不会泄漏，－40℃下5h后不会龟裂。上述生产过程不但省去硫化工序，而且管路挤出速度更快，生产效率大大提高；省去硫化工序，减少设备投入和占地面积，生产运营成本降低；产品减重约50％，一定程度增加新能源汽车续航里程。

当第一聚烯烃管和第二聚烯烃管材料不同时，可通过以下步骤进行塑料冷却液水管的加工：

S201步骤：将多种管路材料投入多复合挤出机挤出多层管状结构；

S202步骤：对多层管状结构热成型为异型管。

以第一聚烯烃管为PP管，第二聚烯烃管为TPV管为例进行具体说明：挤出过程中，环境温度＜90℃，工作压力≤2.5bar，PP管螺杆长径比为30－36，TPV管螺杆长径比为20－26，PP挤出温度为170－200℃，TPV挤出温度为180－220℃，挤出速度为20－50m/min，成品规格为Φ8－Φ20mm。

以第一聚烯烃管为HDPE管、第二聚烯烃管为TPV管、第一聚烯烃管与第二聚烯烃管之间具有一层粘结剂为例进行具体说明：挤出过程中，环境温度＜90℃，工作压力≤2.5bar，HDPE管以及粘结剂管螺杆长径比为30－36，TPV管螺杆长径比为20－26，HDPE以及粘结剂挤出温度为170－200℃，TPV挤出温度为180－220℃，挤出速度为20－50m/min，成品规格为Φ8－Φ20mm。

以塑料冷却液水管由内至外依次为：HDPE层、粘结剂层、EVOH层、粘结剂层、TPV层为例进行具体说明：挤出过程中，环境温度＜90℃，工作压力≤2.5bar，HDPE管以及粘结剂管螺杆长径比为30－36，EVOH管以及TPV管螺杆长径比为20－26，HDPE以及粘结剂挤出温度为170－200℃，EVOH以及TPV挤出温度为180－220℃，挤出速度为20－50m/min，成品规格为Φ8－Φ20mm。

以塑料冷却液水管由内至外依次为：PP层、粘结剂层、EVOH层、粘结剂层、TPV层为例进行具体说明：挤出过程中，环境温度＜90℃，工作压力≤2.5bar，PP管以及粘结剂管螺杆长径比为30－36，EVOH管以及TPV管螺杆长径比为20－26，PP以及粘结剂挤出温度为170－200℃，EVOH以及TPV挤出温度为180－220℃，挤出速度为20－50m/min，成品规格为Φ8－Φ20mm。

上述冷却液水管挤出方向屈服强度≥22MPa；挤出方向伸长率≥400％；挤出方向屈服强度≥20MPa；挤出方向伸长率≥500％；比较应力≥24MPa，其耐冷却液老化性能更优异，1000h＊80℃冷却液老化后，机械性能衰减≤10％；产品减重约15％，一定程度增加新能源汽车续航里程。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种塑料冷却液水管，其特征在于，包括第一聚烯烃管和第二聚烯烃管，所述第二聚烯烃管包覆在所述第一聚烯烃管外部，当所述第一聚烯烃管和第二聚烯烃管材料相同时，所述第一聚烯烃管和第二聚烯烃管之间还设有增强层。

2.根据权利要求1所述的塑料冷却液水管，其特征在于，所述第一聚烯烃管为PP管，所述第二聚烯烃管为TPV管。

3.根据权利要求1所述的塑料冷却液水管，其特征在于，当第一聚烯烃管和第二聚烯烃管材料不同时，所述第一聚烯烃管和第二聚烯烃管之间还具有粘结剂层组。

4.根据权利要求3所述的塑料冷却液水管，其特征在于，所述第一聚烯烃管为HDPE管，所述第二聚烯烃管为TPV管。

5.根据权利要求3所述的塑料冷却液水管，其特征在于，所述粘结剂层组包括第一粘结剂层和第二粘结剂层，所述第一粘结剂层和所述第二粘结剂层之间还设有阻隔层。

6.根据权利要求5所述的塑料冷却液水管，其特征在于，所述第一聚烯烃管为HDPE管或PP管，所述第二聚烯烃管为HDPE管、PP管、TPV管或PA12管。

7.根据权利要求6所述的塑料冷却液水管，其特征在于，所述阻隔层为EVOH管或PA6管。

8.根据权利要求1所述的塑料冷却液水管，其特征在于，所述第一聚烯烃管和第二聚烯烃管均为TPV管，所述增强层为聚酯纤维。

9.一种针对权利要求8所述的塑料冷却液水管的制备方法，包括：

将TPV材料投入挤出机；

挤出机将TPV材料挤出呈管状结构；

在TPV管外表面编织增强层；

预热带有编织层的TPV管；

将预热后带有编织层的TPV管伸入挤出机进行TPV材料外层的包覆挤出，随后冷却定型；

将定型后的管路热成型为异型管。

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