CN1328534C - 聚四氟乙烯复合软管、软管组件及软管制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐高温、高压聚四氟乙烯软管组件及其制备方法。本发明的聚四氟乙烯软管，包括聚四氟乙烯内管、缠绕在四氟乙烯内管外的不锈钢丝增强层，其特征在于，所说的不锈钢丝增强层由缠绕在四氟乙烯内管外的缠绕增强层和包裹在缠绕增强层外的编织增强层构成。测试结果表明，内管相对密度：2.125～2.155，纵向拉伸强度≥16MPa，横向拉伸强度≥13MPa；软管最高工作压力21MPa，最高使用温度180℃，具有良好的机械性能、耐气候老化、耐环境腐蚀、耐高低温，耐化学药品，适用于航空航天飞行器的诸多部位，各种液压机的蒸汽用管、防粘防污染等化工、医药、食品等，也是尖端科学和现代工业不可缺少的重要材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚四氟乙烯软管，特别涉及一种不锈钢丝增强的聚四氟乙烯软管。
背景技术
聚四氟乙烯软管组件作为一种新材料的组合件，国际上从1970年开始逐渐推广发展起来，最初用作传输气、液介质的连接管路。它是由聚四氟乙烯内管、各种不同结构形式组成的不锈钢丝增强层和两端金属连接件组成。这种聚四氟乙烯软管组件与传统的橡胶软管相比较，具有重量轻、耐压高、耐老化、耐腐蚀、耐化学药品、使用温度范围广、使用寿命长等优点。
随着科学技术的迅猛发展，新一代航空航天飞行器对聚四氟乙烯软管组件的耐高温、高压提出了更为苛刻的要求，即材料在满足规定强度和韧性的情况下，工作压力应大于21MPa，使用温度高于180℃。而目前常规使用的聚四氟乙烯软管组件不能满足这一方面的要求。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是公开一种耐高温、高压聚四氟乙烯软管组件及其制备方法，以满足现代航空航天飞行器领域的需要。
本发明的技术构思是这样的：
决定聚四氟乙烯软管组件耐高温、高压性能的主要因素是聚四氟乙烯内管和增强结构形式。为此，本发明通过对不锈钢丝增强结构形式的设计和相关结构形式工艺参数的研究，使研制的产品达到耐高温、高压聚四氟乙烯软管组件所需的性能要求，以满足现代航空航天飞行器的需求。
本发明的聚四氟乙烯软管，包括聚四氟乙烯内管、缠绕在四氟乙烯内管外的不锈钢丝增强层，其特征在于，所说的不锈钢丝增强层由缠绕在四氟乙烯内管外的缠绕增强层和包裹在缠绕增强层外的编织增强层构成；
所说的缠绕增强层由40～110根直径为0.15mm～0.4mm的不锈钢丝组成；
所说的编织增强层由40～600根直径为0.15mm～0.4mm的不锈钢丝组成；
所说的缠绕增强层层数为0～4层，缠绕行程为18mm-54mm；
术语“缠绕行程”指的是不锈钢丝缠绕一周后，起始点与终了点之间的水平距离；
所说的不锈钢丝编织层的作用在于承受压力、分散内压造成的应力和提高挠曲疲劳强度。编织角度的大小，直接影响到增强结构的性能。编织角度为45～60°，优选54°44′人字形角，编织层数为1～2层，编织行程为12mm-70mm；
术语“编织行程”指的是不锈钢丝编织一周后，起始点与终了点之间的水平距离；
所说的聚四氟乙烯内管包括常规的聚四氟乙烯内管和聚四氟乙烯导电管，所说的聚四氟乙烯导电管由聚四氟乙烯树脂、助挤剂和导电物组成；
其重量比：聚四氟乙烯树脂∶助挤剂∶导电物＝100∶14～28∶0.1～5；
所说的助挤剂包括溶剂油或石蜡中的一种；
所说的导电物包括炭黑或石墨中的一种。
本发明中聚四氟乙烯软管组件是通过不锈钢丝增强来承受高温、高压，既要确保软管组件能承受高压(其室温爆破压力最高要求达112MPa以上)，又要满足聚四氟乙烯软管组件最小弯曲半径和最小重量要求。不锈钢丝的粗细和增强结构形式的不同最终影响了软管组件的最小弯曲半径和重量要求。
本发明的聚四氟乙烯软管组件包括上述设有增强层的聚四氟乙烯软管、套在软管一端的套筒、紧靠在所说的套筒一端的接头和与接头相配合的螺母，用于所说的聚四氟乙烯软管与传输气、液介质管路的连接。
本发明的聚四氟乙烯软管的制备方法包括如下步骤：
(1)将已预成型的纡子按缠绕方向装入缠绕机，一次引出线头，通过分丝片均匀排列，调节变速器，使行程达到缠绕要求，从轴孔中引出套有聚四氟乙烯内管的芯棒进行缠绕，用缠绕定型模保障缠绕质量，缠绕好管子表面平整均匀，无断丝；
(2)将不锈钢丝合股的纡子装入钢丝编织机上，引出线头，调节钢丝张力，使张力均匀，进行编织。
在缠绕和编织过程中，钢丝层的松紧程度要适中(即张力均匀)，增强过松象个钢丝套筒套在内管上，起不到分散应力的作用；过紧，不锈钢丝会咬入内管表面层，破坏聚丝氟乙烯内管。
不锈钢丝的合股是在合股机上进行的，可采用常规的合股机。
本发明的聚四氟乙烯软管和聚四氟乙烯软管组件是一种供航空航天飞行器用的耐高温、高压聚四氟乙烯软管组件。
采用GJB2837-97标准对其主要力学指标进行测试，结果如下：
内管相对密度：2.125～2.155，纵向拉伸强度≥16MPa，横向拉伸强度≥13MPa；软管最高工作压力21MPa，最高使用温度180℃，通径为Φ4mm-Φ18mm。
本发明提供的聚四氟乙烯软管组件具有良好的机械性能、耐天候老化、耐环境腐蚀、耐高低温，耐化学药品，其主要特点是：具有良好的机械性能、耐高低温性能、耐压高以及耐航空液压油的特性。适用于航空航天飞行器的诸多部位，各种液压机的蒸汽用管、防粘防污染等化工、医药、食品等，也是尖端科学和现代工业不可缺少的重要材料。
附图说明
图1为聚四氟乙烯软管组件结构示意图。
图2为聚四氟乙烯软管组件增强工艺结构示意图。
具体实施方式
参见图1和图2，所说的聚四氟乙烯软管包括聚四氟乙烯内管1、缠绕在四氟乙烯内管1外的增强层7，所说的增强层7包括两层缠绕层2和包裹在缠绕层2外的两层编织层3；
所说的聚四氟乙烯软管组件包括上述设有增强层的聚四氟乙烯软管1、套在软管1一端的套筒4、紧靠在套筒4一端的接头5和与接头5相配合的螺母6，用于所说的聚四氟乙烯软管与传输气、液介质管路的连接。
实施例1
航空航天飞行器用耐高温、高压聚四氟乙烯软管组件：直径为Φ18mm，内管为双色导电管，长度为200mm，聚四氟乙烯树脂、溶剂油∶炭黑的配比为100∶18∶0.8，烧结温度为350℃，淬火温度为403℃，增强层为2层缠绕层和2层编织层，缠绕层不锈钢丝直径为0.29mm，编织层不锈钢丝直径为0.22mm，缠绕行程为33mm，编织行程为42mm，不锈钢丝编织张力为45N。
缠绕层钢丝的根数为80根，编织层钢丝的根数为192股。编织角度为54°44′人字形角。
采用采用GJB2837-97标准对其主要力学指标进行测试，结果如下：
内管相对密度：2.143～2.155，纵向拉伸强度39.7MPa，横向拉伸强度33.7MPa；软管最高工作压力21MPa，最高使用温度180℃。
缠绕机采用的为辽宁盘锦橡塑机械厂生产的型号为GRG-45180的缠绕机；编织机采用的为辽宁盘锦橡塑机械厂生产的型号为GBG-16的编织机。
实施例2
航空航天飞行器用耐高温、高压聚四氟乙烯软管组件，直径为Φ12mm，内管为双色导电管，长度400mm；聚四氟乙烯树脂、溶剂油、炭黑的配比为100∶20∶1.5，烧结温度为345℃，淬火温度为401℃，增强层采用2层缠绕1层编织，缠绕层不锈钢丝直径为0.3mm，编织层不锈钢丝直径为0.26mm，缠绕行程为30mm，编织行程为28mm，不锈钢丝编织张力为43N。
缠绕层钢丝的根数为75根，编织层钢丝的根数为144股。
采用GJB2837-97标准对其主要力学指标进行测试，结果如下：
内管相对密度：2.142，纵向拉伸强度31.7MPa，横向拉伸强度35.2MPa；软管最高工作压力21MPa，最高使用温度180℃。
缠绕机采用的为辽宁盘锦橡塑机械厂生产的型号为GRG-45180的缠绕机；编织机采用的为辽宁盘锦橡塑机械厂生产的型号为GBG-16的编织机。
Claims (6)
1.一种耐高温、高压聚四氟乙烯复合软管，包括聚四氟乙烯内管、缠绕在聚四氟乙烯内管外的不锈钢丝增强层，其特征在于，所说的不锈钢丝增强层由缠绕在聚四氟乙烯内管外缠绕增强层和包裹在缠绕增强层外的编织增强层构成；
所说的缠绕增强层由40～110根直径为0.15mm～0.4mm的不锈钢丝组成；
所说的编织增强层由40～600根直径为0.15mm～0.4mm的不锈钢丝组成。
2.根据权利要求1所述的耐高温、高压聚四氟乙烯软管，其特征在于，所说的缠绕增强层层数为0～4层，缠绕行程为18mm-54mm。
3.根据权利要求1所述的耐高温、高压聚四氟乙烯软管，其特征在于，所说的编织增强层的理想编织角度为54°44′人字形角，编织层数为1～2层，编织行程为12mm-70mm。
4.根据权利要求1所述的耐高温、高压聚四氟乙烯软管，其特征在于，所说的聚四氟乙烯内管包括常规的聚四氟乙烯内管和聚四氟乙烯导电管。
5.一种耐高温、高压聚四氟乙烯复合软管组件，其特征在于，包括权利要求1～4任一项所述的耐高温、高压聚四氟乙烯软管、套在软管一端的套筒、紧靠在所说的套筒一端的接头和与接头相配合的螺母。
6.根据权利要求1～4任一项所述的耐高温、高压聚四氟乙烯软管的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)将已预成型的纡子按缠绕方向装入缠绕机，一次引出线头，通过分丝片均匀排列，调节变速器，使行程达到缠绕要求，从轴孔中引出套有聚四氟乙烯内管的芯棒进行缠绕，用缠绕定型模保障缠绕质量；
(2)将不锈钢丝合股的纡子装入钢丝编织机上，引出线头，调节钢丝张力，使张力均匀，进行编织。
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