DE2845609A1

DE2845609A1 - Reinforced polymeric hose mfr. - by shaping preform on a flexible mandrel and passing through hardening unit under pressure and heat

Info

Publication number: DE2845609A1
Application number: DE19782845609
Authority: DE
Inventors: Denis Bishop Cavanagh; Colin Wynne Evans
Original assignee: Dunlop Ltd
Current assignee: Dunlop Ltd
Priority date: 1977-10-19
Filing date: 1978-10-19
Publication date: 1979-04-26
Also published as: AU521521B2; ZA785797B; SE7810827L; NZ188687A; CA1121123A; AU4080978A

Abstract

Mfr. of a hose comprises shaping a layer of hardenable polymer having a reinforcement embedded in it, upon a mandrel and conveying the same through a curing station, after which mandrel and moulding are sepd. from each other. Hardening of the polymer is effected by passing a heating fluid about the hose under 7kg/cm2. Used for mfr. of relatively long hoses by continuous process. Risk of deformation and/or superficial damage by handling or during vulcanisation is minimised. Hardening of the hose on the mandrel is pref. at 200 degrees C. The heating fluid is suitably a salt e.g. a eutectic mixt. of Na- and K-nitrates or "CASSELL TR 155" (RTM). Vulcanisation temp. is independent of pressure, the latter pre. being 17.5, pref. 28kg/cm2.

Description

Verfahren zum Herstellen eines Schlauches Method of making a hose

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Schlauches und insbesondere ein Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen eines langen Schlauches.The invention relates to a method for producing a hose and more particularly, a method of continuously making a long tube.

Üblicherweise werden lange Schläuche durch Extrudieren einer inneren Auskleidungsschicht aus elastomerem Material auf einen Dorn hergestellt, wobei ein geflochtener Draht oder Cord oder ein schraubenlinienförmig aufgewickeltes Band als Verstärkungsschicht mittels einer Flechtvorrichtung oder einer Aufwickelvorrichtung aufgebracht wird, worauf man eine äußere Abdeckschicht aus elastomerem Material aufbringt und den Aufbau vulkanisiert. Lange Stücke eines solchen Schlauches werden auf einem flexiblen Dorn, beispielsweise einer Nylonstange, ausgebildet und in diesem Falle wird der zusammengesetzte Schlauch durch eine Bleihülle abgedeckt, die durch eine Bleipresse oder einen Bleiextruder aufgebracht wird, um die äußere Deckschicht von einer Beeinträchtigung durch Dampf während des Vulkanisationsvorganges und vor einer Beschädigung bei der Handhabung zu schützen. Dieser Schlauchaufbau wird dann aufgewickelt und in diesem aufgewickelten Zustand in einen Härtungsofen eingebracht. Nach dem Härten wird die Bleihülle aufgeschlitzt und abgenommen, worauf das Blei wieder verwendet werden kann.Usually long hoses are made by extruding an inner Lining layer made of elastomeric material on a mandrel, with a braided wire or cord or a helically wound ribbon as a reinforcement layer by means of a braiding device or a winding device is applied, after which an outer covering layer made of elastomeric material applies and vulcanizes the structure. Long pieces of such a hose will be formed on a flexible mandrel, for example a nylon rod, and in this Trap, the assembled hose is covered by a lead sleeve that passes through A lead press or a lead extruder is applied to the outer cover layer from impairment by steam during the vulcanization process and before to protect against damage during handling. This hose structure is then wound and introduced into a curing oven in this wound state. After hardening, the lead sleeve is slit open and removed, whereupon the lead can be used again.

Obgleich mit diesem Verfahren Schläuche guter Qualität hergestellt werden können, hat die Verwendung einer Bleihülle den Nachteil, daß eine teuere Vorrichtung zum Aufbringen der BleXnülle vorgesehen werden muß.Although this process is used to produce good quality tubing can be, the use of a lead sleeve has the disadvantage that an expensive Device for applying the lead must be provided.

Die Oberflächenbeeinträchtigung bzw. -verformung durch Dampf und die Beschädigung durch die Handhabung dez Schlauches kann bis zu einem gewissen Ausmaß dadurch vermieden werden, daß man den Schlauch mit einer vorübergehenden Hülle aus beispielsweise schraubenlinienförmig aufgewickeltem Nylonband während des Vulkanisierens versieht. Dies hir;terläßt jedoch einen schraubenlinienförmig verlaufenden Eindruck auf der Schlauchoberfläche an den Stellen, an denen der Schlauch direkt mit den Rändern des Nylonbandes in Berührung stand. Eine solche Verformung der Schlauchoberfläche wird als qualitätsmindernd angesehen und es ist deshalb erwünscht, solche Verformungen zu vermeiden.The surface damage or deformation by steam and the Damage from handling the hose can be up to one To some extent this can be avoided by connecting the hose with a temporary Cover made of, for example, helically wound nylon tape during of vulcanizing. However, this leaves a helical shape running impression on the hose surface at the points where the hose was in direct contact with the edges of the nylon tape. Such a deformation the surface of the hose is seen as a quality-reducing effect and it is therefore desirable to avoid such deformations.

Eine Beschädigung des Schlauches bei der Handhabung kann andererseits dadurch vermieden werden, daß man den Schlauch bei der Herstellung durchhängen läßt, wobei anschließend an die Ausbildung einer Deckschicht über einer Verstärkungslage der sich ergebende Schlauchaufbau, der zunächst durch einen Dorn abgestützt wird, kontinuierlich in eine Dampfheizkammer eingeführt wird, in der er aufgehängt wird, ohne mit dem Aufbau der Kammer in Berührung zu stehen. Die Deckschicht und andere härtbare Schichten des Schlauchaufbaus werden in ausreichendem Maße gehärtet, bevor der Schlauch die Kammer verläßt, so daß durch Anliegen des Schlauches an-Abdichtungen am Auslaß der Kammer keine Beschädigungen der Oberfläche entstehen. Dieses Verfahren ist billig und auch zweckmäßig, da in Herstellungsstätten, insbesondere solchen mit einer Vulkanisationsausrüstung, üblicherweise Dampf zur Verfügung steht.On the other hand, damage to the hose during handling can occur be avoided by allowing the hose to sag during manufacture, followed by the formation of a cover layer over a reinforcement layer the resulting hose structure, which is initially supported by a mandrel, is continuously introduced into a steam heating chamber in which it is hung, without being in contact with the structure of the chamber. The top layer and others curable layers of the hose construction are sufficiently cured before the hose leaves the chamber so that seals are in contact with the hose there is no surface damage at the outlet of the chamber. This method is cheap and also useful because in manufacturing facilities, especially those with vulcanization equipment, usually steam is available.

In der Praxis hat sich aber gezeigt, daß bei erforderlichen Vulkanisationstemperaturen der Druck, der aufgebracht werden kann, nicht ausreichend hoch ist, um die Schichten wirksam miteinander zu verbinden. Bei Schläuchen, die nach diesem Verfahren hergestellt wurden, reißen oder lösen sich die Deck-und Vrst-'kungsschichten schneller ols bei äoouivalenen Schläuchen, die r.v1ush dem Verfahren mittels Bleiummantelung hergestellt wurden Nach der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines Schlauches vorgeschlagen, wobei auf einem Dorn ein Schlauch mit einer Schicht aus härtbarem polymerea Material, in dem eine Verstärkungslage eingebettet ist, ausgebildet und der Dorn mit dem Schlauchaufbau durch eine Härtungseinheit geführt wird, in der zum Härten des polymeren Materials ein Heizfluid bei einem Druck über 7 kg/cm2 (100 psi) den Schlauchaufbau umgibt, worauf der Dorn aus dem Schlauchaufbau entfernt bzw. abgezogen wird.In practice, however, it has been shown that at the required vulcanization temperatures the pressure that can be applied is not high enough to create the layers effectively combine with each other. In the case of hoses manufactured using this process the cover and reinforcement layers tear or loosen more quickly Equivalent hoses that r.v1ush manufactured using lead sheathing According to the invention, a method for producing a hose is proposed, with a hose on a mandrel with a layer of hardenable polymerea material in which a reinforcing layer is embedded, formed and the mandrel with the hose assembly is passed through a hardening unit in which a heating fluid at a pressure of over 7 kg / cm2 (100 psi) surrounds the hose assembly, whereupon the mandrel removes from the hose assembly or is deducted.

Durch die Verwendung eines Drucks über 7 kg/cm2 (100 psi) ist der sich ergebende Schlauch hinsichtlich seiner Festigkeit bzw. Beständigkeit gegenüber auftretenden Fehlern sehr ähnlich einem Schlauch, der nach dem Verfahren mit Bleiummantelung hergestellt ist. Obwohl es notwendig ist, eine entsprechende Härtungseinheit auszubilden und Einrichtungen für die Zuführung eines Heizfluids unter einem hohen Druck vorzusehen, ist dieses Verfahren im allgemeinen doch kostengünstiger als eine Anlage zum Aufbringen und wieder Abstreifen der Bleiummantelung.By using a pressure above 7 kg / cm2 (100 psi), the resulting hose in terms of its strength or resistance to The errors that occur are very similar to a hose made using the lead sheathed method is made. Although it is necessary to form a corresponding hardening unit and to provide means for the supply of a heating fluid under a high pressure, this process is generally more cost-effective than an application system and stripping off the lead coating again.

Vorzugsweise liegt der Druck des Heizfluids über 17,5 kg/cm2 (250 psi) und insbesondere in der Größenordnung von etwa 28 kg/cm² (400 psi), wobei auch noch höhere Drücke verwendet werden können. Sehr hohe Drücke bringen Schwierigkeiten hinsichtlich Abdichtung des Heizfluids zwischen der Härtungseinheit und dem durch diese laufenden Schlauch mit sich, während sie andererseits keine Verbesserung der Schlauchqualität zur Folge haben. Deshalb werden Drücke über etwa 35 kg/cm2 (500 psi) im allgemeinen nicht in Betracht gezogen.The pressure of the heating fluid is preferably above 17.5 kg / cm2 (250 psi) and particularly on the order of about 28 kg / cm² (400 psi), where also even higher pressures can be used. Very high pressures cause difficulties in terms of sealing the heating fluid between the curing unit and the through this running hose with it, while it does not improve the other hand Result in hose quality. Therefore pressures above about 35 kg / cm2 (500 psi) generally not taken into account.

Vorzugsweise ist das Heizfluid ein Gemisch bzw. eine Zusaumensetzung, die bei Vulkanisationstemperaturen in der Größenordnung von 170 - 2000C eine flüssige Form hat, wobei die Vulkanisationstemperatur im wesentlichen unabhängig von Druckändenrngen ist. Dementsprechend kann für eine Tu1kanisationstemperatur in der Größenordnung von 170 - 2000C der Druck des Heizfluids beispielsweise lz Bereich von 7 bis 35 kg/cm2 (100 bis 500 psi) gewählt werden, so daß die Schichten des Schlauches sich in ausreichendem Maße miteinander verbinden. Auf diese Weise kann ein Schlauch hergestellt werden, dessen Qualität gleich der eines nach dem Bleiummantelungsverfahren hergestellten Schlauches ist, ohne daß die zuvor erwähnten Probleme und Nachteile des Bleiummantelungs verfahrens auftreten.The heating fluid is preferably a mixture or an additive, which is a liquid one at vulcanization temperatures in the range of 170-2000C Has shape, the vulcanization temperature being essentially independent of pressure changes is. Correspondingly, a Tu1kanisation temperature can be of the order of magnitude from 170 - 2000C the pressure of the heating fluid, for example lz range from 7 to 35 kg / cm2 (100 to 500 psi) so that the Layers of Hose connect to each other to a sufficient extent. That way you can a hose can be produced, the quality of which is equal to that of a hose using the lead-sheathing process manufactured hose is without the aforementioned problems and disadvantages of the lead coating process.

Ein besonders geeignetes Heizfluid ist ein Salz, wie eine eutektische Mischung aus Natrium- und Kaliumnitraten, oder ein Nitrat wie Cassell TR 155 (Mischung aus Natriumnitrid und Kaliumnitrat) von I.C.I., das bei Temperaturen von etwa 1700C flüssig ist.A particularly suitable heating fluid is a salt, such as a eutectic one Mixture of sodium and potassium nitrates, or a nitrate such as Cassell TR 155 (mixture from sodium nitride and potassium nitrate) from I.C.I., which is produced at temperatures of around 1700C is liquid.

Die Verstärkungslage kann aus einer Schicht aus dicht gewickelten bzw. sich überlappenden, schraubenlinienförmig angeordneten oder geflochtenen Metalldrähten oder Fäden, Bändern oder Garnen aus Kunststoffmaterial oder einem anderen geeigneten Material, wie beispielsweise Nylon oder einem aroma' 4 schen Polyamid wie Kevlar (Poly-(p-phenylen-terephthalamid))von Du Pont gebildet werden.The reinforcement layer can consist of a layer of tightly wound or overlapping, helically arranged or braided metal wires or threads, tapes or yarns of plastic material or other suitable Material such as nylon or an aromatic polyamide such as Kevlar (Poly- (p-phenylene-terephthalamide)) by Du Pont.

Eine beispielsweise Ausführungsform nach der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert, in der schematisch eine Vorrichtung zum Aufbringen einer Deckschicht auf einen zum Teil ausgebildeten Schlauchaufbau und zum Härten des mit der Deckschicht versehenen Schlauchaufbaus wiedergegeben ist.An example embodiment according to the invention is shown below explained in more detail with reference to the drawing, in which, schematically, a device for applying a cover layer on a partially formed hose structure and for curing of the hose structure provided with the cover layer is shown.

Die Vorrichtung umfaßt eine rohrförmige Härtungseinheit 10, die über ihre Längsabmessung gekrümmt ist, so daß sie bich im wesentlichen der Durchhängelinie anpaßt, die sich durch einen Schlauch ergibt, der auf einem flexiblen Dorn durch die EinheIt geleitet und nur an iRn Enden der Einheit aEgestiitzt wird. Ein Ende der Härtungseinheit umgibt den Auslaß eines Extruders 11, der zum Aufbringen einer Deckschicht 15 auf einem teilweise ausebildeten Schlauchaufbau 14 ve.gesehen ist.The device comprises a tubular hardening unit 10, which over its longitudinal dimension is curved so that it is essentially the slack line adapts, which results from a hose that runs on a flexible mandrel the unit is managed and only supported at the ends of the unit. An end the curing unit surrounds the outlet of an extruder 11, which is for applying a Cover layer 15 is seen on a partially formed hose structure 14.

Am anderen Ende der Härtungseinheit ist ine Wasserdichtung 12 vorgesehen, welche an der Außenfläche des im wesentlichen gehärteten Schlauches für eine Abdichtung sorgt und den Verlust an Heizfluid aus der Härtungseinheit reduziert. Die Härtungseinheit ist mit einem Einlaß 13 im Bereich der Wasserdichtung für die Zuführung eines unter Druck stehenden Heizfluids und mit einem Auslaß 16 für das Heizfluid am oberen Teil der Härtungseinheit nahe dem Extruder 11 versehen.A water seal 12 is provided at the other end of the curing unit, which on the outer surface of the essentially hardened hose provides a seal and reduces the loss of heating fluid from the curing unit. The hardening unit is with an inlet 13 in the area of the water seal for the Feeding a pressurized heating fluid and having an outlet 16 for the Provided heating fluid on the upper part of the curing unit near the extruder 11.

Zum Abziehen des gehärteten Schlauches aus der Härtungseinheit ist eine nicht dargestellte Transporteinrichtung vorgesehen.To pull the hardened hose out of the hardening unit is a transport device, not shown, is provided.

Beim Betrieb der Vorrichtung wird ein teilweise ausgebildeter Schlauchaufbau 14, der eine Neopren-Auskleidungsschicht und eine geflochtene Drahtverstärkungslage, welche die Auskleidungsschicht umgibt, umfaßt, und auf einem innenliegenden flexiblen Nylondorn 17 abgestützt ist, dem Extruder 11 zum Aufbringen einer Gummideckschicht 15 über der geflochtenen Verstärkungslage zugeführt. Beim Verlassen des Extruders tritt der ummantelte Schlauchaufbau unmittelbar in die röhrenförmige Härtungseinheit 10 ein und durchläuft diese, worauf er durch die am Ende angeordnete Wasserdichtung 12 in im wesentlichen gehärteten Zustand austritt. Während des Durchlaufs durch die Härtungseinheit wird der ummantelte Schlauchaufbau 15 von einer Salzmischung aus Natriumnitrid und Natriumnitrat aufgeheizt, die der Härtungseinheit bei einem Druck in der Größenordnung von 28 kg/cm2 (400 psi) und einer Temperatur von 2000C zugeführt wird. Nach dem Durchlauf durch die Härtungseinheit wird der Dorn 17 von dem ummantelten Schlauchaufbau abgezogen.In operation of the device, a partially formed hose structure is created 14, which has a neoprene lining layer and a braided wire reinforcement layer, which surrounds the liner layer, and on an inner flexible Nylon mandrel 17 is supported, the extruder 11 for applying a rubber cover layer 15 fed over the braided reinforcement layer. When leaving the extruder the sheathed hose assembly enters the tubular curing unit directly 10 and goes through this, whereupon he passes through the water seal at the end 12 emerges in a substantially hardened state. During the run through the curing unit is the sheathed hose assembly 15 of a salt mixture of sodium nitride and sodium nitrate, which are the hardening unit at one Pressure on the order of 28 kg / cm2 (400 psi) and a temperature of 2000C is fed. After passing through the hardening unit, the mandrel 17 is of removed from the sheathed hose assembly.

Der flexible Nylondorn hat üblicherweise eine Länge von 150 m (500 feet). Zum Erleichtern der kontinuierlichen Arbeitsweise und zur Vermeidung der Notwendigkeit, den Dorn und den ummantelten Schlauchaufbau erneut in die Wasserdichtung 12 einzufifnren, können zwe oder mehrere lange Dorne miteinander verbunden und nacheInander durch den Extruder irnd die Härtungseinheit geführt und nach.olgend wieder voneinander getrennt werden, damit da Herausziehen des Dorns und das Aufwickeln des fertigen Schlauches erleichtert wird.The flexible nylon mandrel usually has a length of 150 m (500 feet). To facilitate the continuous working method and to avoid the Need to reinsert the mandrel and jacketed hose assembly into the water seal 12, two or more long spikes can be joined together and one after the other passed through the extruder and the curing unit and then again from each other be separated, so that there pulling out the mandrel and winding the finished Hose is facilitated.

Anstelle des beschriebenen Nylondorns kann auch ein anderes Material wie Stahl verwendet werden. Ebenso kann der Dorn röhrenförmig ausgebildet sein oder einen stangenförmigen Aufbau haben. Durch eine geeignete Wahl der Form des Dorns kann dem Auftriebseffekt des Heizfluids an Schlauchaufbauten unterschiedlicher Durchmesser und Dichte entgegengewirkt werden, wodurch gewährleistet wird, daß bei einer gegebenen Abzugsspannung das nicht gehärtete Schlauchmaterial 15 nicht mit der Innenwand der Härtungseinheit 10 in Berührung kommt.Instead of the nylon mandrel described, another material can also be used how steel can be used. Likewise, the mandrel can be or tubular have a rod-shaped structure. By a suitable choice of the shape of the mandrel can reduce the buoyancy effect of the heating fluid on hose assemblies of different diameters and density are counteracted, thereby ensuring that at a given Withdrawal tension the non-hardened hose material 15 not with the inner wall of the Curing unit 10 comes into contact.

Andererseits können gleiche Dorne für mehrere Schlauchdicken und Materialien verwendet werden, wobei Änderungen des Auftriebs durch eine geeignete Einstellung der Abzugsspannung entgegengewirkt wird.On the other hand, the same mandrels can be used for several hose thicknesses and materials can be used, changes in buoyancy by a suitable setting the withdrawal tension is counteracted.

Anstelle einer der Durchhängelinie entsprechend geformten, röhrenförmigen Härtungseinheit kann diese so ausgebildet werden, daß der Schlauch die Härtungseinheit in senkrechter Richtung durchläuft. Eine solche Ausgestaltung erfordert allerdings ein entsprechend großes Gebäude und es wird deshalb eine im wesentlichen horizontale Ausrichtung der röhrenförmigen Härtungseinheit in Form einer Durchhängelinie vorgezogen, da dieses Verfahren in herkömmlichen Herstellungsstätten leichter ausgeführt werden kann.Instead of a tubular shape shaped to match the sagging line Curing unit, this can be designed so that the hose is the curing unit runs through in the vertical direction. However, such a design requires a correspondingly large building and it will therefore be essentially horizontal Alignment of the tubular curing unit in the form of a sag line is preferred, since this process can be more easily carried out in conventional manufacturing facilities can.

Claims

Claims 1. A method for producing a hose, wherein on a mandrel a tube made of a layer of curable polymeric material with an embedded reinforcement is formed and the mandrel with the hose structure passed through a curing unit, whereupon the mandrel is removed from the hose assembly is peeled off, characterized in that to harden the polymeric material in the curing unit, a heating fluid at a pressure greater than 7 kg / cm2 (100 psi) µm the hose assembly is guided.

2. The method according to claim 1, characterized in that the hose structure is cured at a temperature of the order of 200 ° C.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that as a heating fluid, a salt, for example a eutectic mixture of sodium and Kairum nitrate or Cassel IR 155 is used and the vulcanization temperature essentially runavhG g is from pressure.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that that the hose construction at a pressure over. 17.5 kg / cm2 (250 psi), preferably on the order of 28 kg / cm2 (400 psi).

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in, that uses a flexible mandrel and the hose assembly at each end of the curing unit is only supported so that the hose structure during the passage through the Hardening unit assumes the shape of a curved line or sags.

6. Hose with a layer of curable polymeric material, in which a reinforcement is embedded, characterized in that the reinforcement a layer of closed helically wound or braided material Metal wire, made from threads, strands that may overlap, or from yarns made of plastic material, an aromatic polyamide such as kevlar or another elastomeric flexible material.