CN116025778A - 一种复合耐高压轻质消防水带及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合耐高压轻质消防水带及其制备方法，所述复合耐高压轻质消防水带包括自外而内顺次形成的承压增强层、粘结胶层、支撑层和内胶层；其中，所述支撑层由第一纤维材料组成，且所述第一纤维材料沿所述承压增强层的延伸方向形成为纤维缠绕结构或针织结构。所述制备方法包括：承压增强层的成型；支撑层的成型；粘结胶层、支撑层和内胶层的复合成型；消防水带的成型。通过上述技术方案，实现了具有轻质特性，且依然能够避免消防水带在长期使用过程中表面出现气雾和小孔渗漏的效果。
Description
技术领域
本发明涉及消防水带技术领域，具体地，涉及一种复合耐高压轻质消防水带及其制备方法。
背景技术
目前常用的内衬胶层的消防水带，主要由增强层和内衬胶层组成，增强层采用涤纶纤维、尼龙纤维或其他高强度纤维；内衬胶层采用聚氨酯弹性体材料(PU)、乙烯-醋酸乙烯共聚材料(EVA)或聚乙烯材料(PE)等。若胶层为热塑性材料，通过热加工衬合成型；若胶层为热固性材料，采用热蒸汽热合成型。
随着高层建筑的普及，高层消防对消防水带提出了耐高压、质量轻的要求。内衬胶层的消防水带具有单位长度质量轻、管体柔软、盘卷和折叠后包装体积小、展开撤收快速等优点。目前，有通过采用优化增强层组织结构、增加增强层厚度的方法来实现上述部分优点的技术，如发明专利CN201510500128.9一种双层复合软管及其制造方法、CN202122293681.3一种超大口径圆筒状无缝软管、CN201920930575.1多层筒型编织物及其软管、CN201420263569.2高强度纤维双层斜纹接结复合软管，研制的耐高压内衬消防水带，能够有效提升水带管体承压强度，工作压力可达到3兆帕以上，满足高层消防耐高压的需求。
对于耐高压内衬消防水带，虽然承压强度能够满足使用需求，但在长期试验和使用中发现，管体会出现表面冒气雾，以及穿孔的现象，经过分析，原因是由于增强层为经纱和纬纱的交织结构，在承压时软管膨胀并伴随着长度变化，经纱和纬纱间产生间隙，内衬胶层在受内压情况下紧贴经、纬纱线向空隙处膨胀变形产生较大应力。随着消防水带承压强度的增加，内衬胶层在与纱线处受到的局部应力逐渐增加，内衬胶层长期工作条件下产生了微孔导致失效，表现为消防水带表面产生气雾等现象。
通过查阅国内外专利和文献，对于消防水带在长期使用过程中发生表面气雾、小孔渗漏的问题，没有提出专门的发明措施或技术方法进行避免或改进。
发明内容
针对上述现有技术，本发明的目的在于克服现有技术中消防水带在长期使用过程中表面出现气雾和小孔渗漏等问题，从而提供一种具有轻质特性，且依然能够避免消防水带在长期使用过程中表面出现气雾和小孔渗漏的复合耐高压轻质消防水带及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明提供了一种复合耐高压轻质消防水带，所述复合耐高压轻质消防水带包括自外而内顺次形成的承压增强层、粘结胶层、支撑层和内胶层；其中，
所述支撑层由第一纤维材料组成，且所述第一纤维材料沿所述承压增强层的延伸方向形成为纤维缠绕结构或针织结构。
优选地，多股所述交织线在形成的交织面上配合形成有间隙，所述粘结胶层和/或所述内胶层填充至少部分所述间隙。
优选地，所述交织线的延伸方向与所述承压增强层的延伸方向之间形成有10-80°的夹角。
优选地，所述交织线的延伸方向与所述承压增强层的延伸方向之间形成的夹角为45-60°。
优选地，所述粘结胶层、所述支撑层和所述内胶层的厚度之和不大于1.5mm。
优选地，所述粘结胶层、所述支撑层和所述内胶层的厚度之和为0.05-0.5mm。
本发明还提供了一种根据上述所述的复合耐高压轻质消防水带的制备方法，所述制备方法包括：
S100、承压增强层的成型：以第二纤维材料作为经线，第三纤维材料作为纬线，采用经线和纬线编织，形成承压增强层；
S200、支撑层的成型：采用第一纤维材料进行缠绕或是编织，形成为支撑层；
S300、粘结胶层、支撑层和内胶层的复合成型：在支撑层的内表面和外表面上同步挤出胶层，或，将胶层挤出成型后粘附于支撑层的内表面和外表面上，形成为复合层；
S400、消防水带的成型：将步骤S100中的承压增强层和步骤S300中的复合层叠层后蒸汽热合，得到复合耐高压轻质消防水带。
优选地，步骤S100中，编织过程为采用圆织机进行编织；
步骤S400中，蒸汽热合过程的条件为：蒸汽压力0.05-0.25MPa，热合时间5-20min，水压压力0.5-1.5MPa，保压时间3-10mim。
优选地，当步骤S200中为采用缠绕成型时，步骤S300为在支撑层的内表面和外表面上同步挤出胶层。
优选地，支撑层在牵引机牵引的过程中，在其内表面和外表面上同步挤出胶层，且牵引机的牵引速度为4-10m/min。
优选地，当步骤S200中为采用编织成型时，步骤S300为将胶层挤出成型后分别通过蒸汽热合成型的方式粘附于支撑层的内表面和外表面上。
优选地，蒸汽热合成型过程包括顺次进行的将粘结胶层粘附于支撑层上的一次蒸汽热合成型，以及将内胶层粘附于支撑层上的二次蒸汽热合成型。
优选地，挤出成型过程中的条件为：一段温度为135℃-160℃，二段温度为150℃-200℃，三段温度为170℃-200℃，模头温度为175℃-200℃。
优选地，蒸汽热合成型过程的条件为：蒸汽压力0.05-0.25MPa，热合时间5-20min，水压压力0.5-1.5MPa，保压时间1-5mim。
优选地，在一次蒸汽热合成型和二次蒸汽热合成型之间，还包括对粘附有粘结胶层的支撑层进行扎孔。
本发明公开了一种复合耐高压轻质消防水带，采用承压增强层、粘结胶层、支撑层和内胶层构建形成的多层复合结构。通过最外层的承压增强层进行承压，使得整体能够满足高压输送消防水的要求；进一步引入以纤维材料作为交织线角质形成的支撑层，基于其良好的延展性，在其外侧复合粘结胶层，内侧复合内胶层。在消防水带成型过程中，先将粘结胶层、支撑层和内胶层进行复合形成三层复合层，然后采用现有的消防水带衬膜工艺，将三层复合层与承压增强层复合，形成复合耐高压轻质消防水带。通过上述方式得到的复合耐高压轻质消防水带在承受内压时，通过承压增强层承载软管内部压力，支撑层作为内部支撑能够降低内胶层的局部应力，从而减小或避免消防水带长期使用过程中发生表面气雾、小孔渗漏现象，提升其使用寿命。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明提供的一种复合耐高压轻质消防水带的结构示意图。
附图标记说明
1-承压增强层；2-粘结胶层；3-支撑层；4-内胶层。
具体实施方式
以下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。
以下结合附图通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细的阐述。
如图1所示，本发明提供了一种复合耐高压轻质消防水带，具体包括自外而内顺次套接的承压增强层1、粘结胶层2、支撑层3和内胶层4。以下结合其具体成型工艺进行详细的说明。
一、承压增强层1：为整体承压结构，可以采用现有高压力消防水带的编织工艺生产，对于耐压3兆帕的增强层，结构参数为：经线采用涤丝6000D，纬线采用4000DX4，总经线根数1230根，纬密44纬/10厘米，采用圆织机进行编织成型，形成为经纬纱线正交的管状织物。
二、支撑层3为纤维缠绕结构或针织结构，基于支撑层3的结构的不同，粘结胶层2、支撑层3和内胶层4形成的复合层分别定义为高延展纤维缠绕复合层和高延展针织复合层，对于上述两种复合层，对应采用以下方法制得：
方法一(高延展纤维缠绕复合层)：
①将模具安装调整到位；
②开机预热，设置好挤出机各段所需的温度。开机预热时间：90-180分钟；
③待预热完成后，将干燥后的聚氨酯颗粒通过料斗倒入挤出机中；
④缠绕式编织机上设置好纬线筒管，设置绕线机的左右纬线数为14个；
⑤等待聚氨酯颗粒融化后，启动挤出机的动力装置，并同步控制挤出机各段温度和速度，缓慢挤出物料；
⑥通过挤出机分别在支撑层3外表面和内表面挤出聚氨酯外管和聚氨酯内管，组成支撑层3的交织线与消防水带长度方向成一定角度，角度10-80°，优选45-60°，挤出机牵引速度4-10m/min；
⑦成型后的高延展纤维缠绕复合层通过水箱冷却定型后进入输送带至牵引卷绕。最终制成的高延展纤维缠绕复合层厚度：0.05-0.5mm。
方法二(高延展针织复合层)：
①采用针织工艺制备高延展性筒形的支撑层3，采用圆型纬编针织机进行编织成型，用一根或多根纱线沿布面的横向(纬线)顺序成圈，纱线优先3根；
②在胶层挤出机上分别挤出作为粘接胶层2的筒形胶膜和作为内胶层4的筒形胶膜(用造粒机对捏和工艺制成的粉状塑料进行造粒，温度控制：一段135℃-160℃，二段150℃-200℃，三段170℃-200℃，模头175℃-200℃。开机设置好主副挤出机各段温度，将塑料粒子和粘合剂树脂粒子，分别装于主挤出机与副挤出机的料筒内。挤出的成型胶胚依次穿过冷却水槽、输送装置和隔离剂水槽后卷带备用；
③将作为粘接胶层2的筒形胶膜衬入针织筒形的支撑层3，穿带平台将粘接胶层2的筒形胶膜穿入针织筒形支撑层3，热合时控制蒸汽压力0.05-0.25MPa，热合时间5-20min；水压压力0.5-1.5MPa；保压时间1-5mim；
④翻带，采用翻带机进行翻带；
⑤扎孔，用打钉牵引滚筒进行牵引打孔；
⑥将作为内胶层4的筒形胶膜衬入针织筒形支撑层3，具体操作为通过穿带平台将内胶层4的筒形胶膜穿入针织筒形支撑层，热合时控制蒸汽压力0.05-0.25MPa，热合时间5-20分钟，水压压力0.5-1.5MPa，保压时间1-5mim。完成高延展针织复合层的复合成型。
上述粘结胶层2、支撑层3和内胶层4复合的成型工艺基于填充组成支撑层3的经纱和纬纱之间的缝隙来降低内胶层4的厚度。现有技术中虽然有相关的技术方案，例如，CN201611161540.3一种一次成型橡胶双面胶软管及其工艺中采用了类似的技术方案，其通过内外胶层共挤生产软管的方法，在高输送压力下具有较长的使用寿命，但是采用该方法胶层成型时，内外胶层厚度较大，并且贯穿增强纱线交织的缝隙形成了胶钉。因此，外胶、内胶与纱线缝隙中的胶钉连成一体，导致软管整体柔软度下降、重量增加，软管作为消防水带使用包装体积较大、柔软性较差，轻便型降低，相应的展开和折叠操作不够方便。而采用本发明的技术方案得到的胶层则由于采用纤维缠绕结构或针织结构成型支撑层3，且使得支撑层3主要是纬线缠绕或是纬线针织结构，保证了其良好的延展性和较薄的厚度，且整体更为平整，不易形成胶钉。
三、承压增强层1与高延展纤维缠绕复合层或高延展针织复合层的复合成型：穿带平台将高延展纤维缠绕复合层或高延展针织复合层穿入承压增强层1，热合时控制蒸汽压力0.05-0.25MPa；热合时间5-20min；水压压力0.5-1.5MPa；保压时间3-10mim。
需要说明的是，本发明还可以在最外层进一步涂覆水性PU胶，从而进一步提高其整体耐磨性能。
本发明通过引入支撑层3，并基于粘结胶层2和内胶层4对组成支撑层3的经纱和纬纱之间的缝隙的填充，减小或避免了消防水带在长期使用过程中发生表面气雾、小孔渗漏的问题。进一步基于粘结胶层2、支撑层3和内胶层4的复合，进一步解决了上述问题。同时，本发明的技术方案，基于上述结构的设置，结合加工工艺，由于支撑层3内外均浸胶，形成内外胶膜，因此，其具有厚度很薄等理化优势(具体地，最终成型后的粘结胶层2、支撑层3和内胶层4的厚度之和为0.05-0.5mm)，能够在不增加重量的前提下，提高工作压力，且便于收纳和方便使用。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (10)
1.一种复合耐高压轻质消防水带，其特征在于，所述复合耐高压轻质消防水带包括自外而内顺次形成的承压增强层(1)、粘结胶层(2)、支撑层(3)和内胶层(4)；其中，
所述支撑层(3)由第一纤维材料组成，且所述第一纤维材料沿所述承压增强层(1)的延伸方向形成为纤维缠绕结构或针织结构。
2.根据权利要求1所述的复合耐高压轻质消防水带，其特征在于，多股所述交织线在形成的交织面上配合形成有间隙，所述粘结胶层(2)和/或所述内胶层(4)填充至少部分所述间隙。
3.根据权利要求1或2所述的复合耐高压轻质消防水带，其特征在于，所述交织线的延伸方向与所述承压增强层(1)的延伸方向之间形成有10-80°的夹角；
优选地，所述交织线的延伸方向与所述承压增强层(1)的延伸方向之间形成的夹角为45-60°。
4.根据权利要求1或2所述的复合耐高压轻质消防水带，其特征在于，所述粘结胶层(2)、所述支撑层(3)和所述内胶层(4)的厚度之和不大于1.5mm；
优选地，所述粘结胶层(2)、所述支撑层(3)和所述内胶层(4)的厚度之和为0.05-0.5mm。
5.一种根据权利要求1-4中任意一项所述的复合耐高压轻质消防水带的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
S100、承压增强层的成型：以第二纤维材料作为经线，第三纤维材料作为纬线，采用经线和纬线编织，形成承压增强层；
S200、支撑层的成型：采用第一纤维材料进行缠绕或是编织，形成为支撑层；
S300、粘结胶层、支撑层和内胶层的复合成型：在支撑层的内表面和外表面上同步挤出胶层，或，将胶层挤出成型后粘附于支撑层的内表面和外表面上，形成为复合层；
S400、消防水带的成型：将步骤S100中的承压增强层和步骤S300中的复合层叠层后蒸汽热合，得到复合耐高压轻质消防水带。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤S100中，编织过程为采用圆织机进行编织；
步骤S400中，蒸汽热合过程的条件为：蒸汽压力0.05-0.25MPa，热合时间5-20min，水压压力0.5-1.5MPa，保压时间3-10mim。
7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，当步骤S200中为采用缠绕成型时，步骤S300为在支撑层的内表面和外表面上同步挤出胶层；
优选地，支撑层在牵引机牵引的过程中，在其内表面和外表面上同步挤出胶层，且牵引机的牵引速度为4-10m/min。
8.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，当步骤S200中为采用编织成型时，步骤S300为将胶层挤出成型后分别通过蒸汽热合成型的方式粘附于支撑层的内表面和外表面上；
优选地，蒸汽热合成型过程包括顺次进行的将粘结胶层粘附于支撑层上的一次蒸汽热合成型，以及将内胶层粘附于支撑层上的二次蒸汽热合成型。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，挤出成型过程中的条件为：一段温度为135℃-160℃，二段温度为150℃-200℃，三段温度为170℃-200℃，模头温度为175℃-200℃；
优选地，蒸汽热合成型过程的条件为：蒸汽压力0.05-0.25MPa，热合时间5-20min，水压压力0.5-1.5MPa，保压时间1-5mim。
10.根据权利要求8或9所述的制备方法，其特征在于，在一次蒸汽热合成型和二次蒸汽热合成型之间，还包括对粘附有粘结胶层的支撑层进行扎孔。
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