阅读说明：本技术 一种大口径工业长丝增强软管及其制备方法 (Large-diameter industrial filament reinforced hose and preparation method thereof ) 是由 沙月华 张德文 王爱芹 夏平原 陈俊琛 于 2019-09-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种大口径工业长丝增强软管,为带弹性的管状结构,其纵截面为3-6层封闭的环形,其内部最少设有一层缠绕增强层,软管内径≥200mm,此外,本发明还公开了一种大口径软管的制备方法,通过缠绕方式制备增强层,该方式无需规定缠绕角度和带材宽度,只需调整牵引速度和缠绕转速至所需覆盖率即可,单带缠绕可以达到1%-190%覆盖。此外,本缠绕设备不仅可以缠绕制备增强层,还可以进行内封密层和外保护层的缠绕。本发明制备简单、成本较低、适用范围广,填补了我国采用缠绕法制备大口径软管的空白。最终成型的软管集钢管和橡胶管两种管材的优点集于一体,具有良好的承压性、弯曲性、耐腐蚀性,极适合于输送气体及液体等。(The invention discloses a large-caliber industrial filament reinforced hose which is an elastic tubular structure, the longitudinal section of the large-caliber industrial filament reinforced hose is in a ring shape with 3-6 closed layers, at least one layer of winding reinforcing layer is arranged in the large-caliber industrial filament reinforced hose, the inner diameter of the hose is more than or equal to 200mm, in addition, the large-caliber industrial filament reinforced hose also discloses a preparation method of the large-caliber industrial filament reinforced hose, the reinforcing layer is prepared in a winding mode, the winding angle and the width of a strip material are not required to be regulated in the mode, only the traction speed and the winding rotating speed are required to be adjusted to reach the required coverage rate. In addition, the winding equipment can wind and prepare the reinforcing layer, and can wind the inner sealing layer and the outer protective layer. The invention has simple preparation, lower cost and wide application range, and fills the blank of preparing the large-diameter hose by adopting a winding method in China. The finally formed hose integrates the advantages of two pipes, namely a steel pipe and a rubber pipe, has good pressure bearing performance, bending performance and corrosion resistance, and is extremely suitable for conveying gas, liquid and the like.)

一种大口径工业长丝增强软管及其制备方法

技术领域

本发明属于软管技术领域，具体涉及一种大口径工业长丝增强软管及其制备方法。

背景技术

工业长丝增强软管是一种高性能增强的新型软管，包括内层管、增强层及外保护层，已应用于陆地油/气/水集输管线、高压注水管线、热洗管线及海洋采油立管的生产和制造等领域。在以热塑性塑料挤出成型的内管上，采用工业长丝或其他增强材料交错缠绕形成增强层（缠绕层数一般为偶数），再挤出热塑性塑料为外保护层。针对缠绕法制备大口径软管的原有设备和加工方式为采用2-6带盘缠绕机，根据管材规格确定带材宽度（带材的宽度只允许在一定范围内波动），带盘分别分布于被缠绕的内层管道四周，与管材中心轴线形成一定的夹角，利用张力的作用配合其牵引速度按照近似于平衡角进行螺旋缠绕（缠绕角度只允许在一定范围内波动）。

然而，出于平衡管道力矩的考量，制造软管采用的缠绕角度必须55°左右的平衡角，对设备缠绕角度精度要求较高。此外，软管口径越大，同宽度的带材与带材之间的间隙越大，就需要对带材加宽，故制造大口径软管的设备体积庞大且造价昂贵。综上所述，现有缠绕设备不仅有诸多限制条件且结构复杂，导致制备的软管成本高昂且口径一般不超过200mm。因此，发明一种简单的缠绕方法制备成本较低、适用范围广的大口径软管至关重要。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种大口径工业长丝增强软管及其制备方法，制备简单、成本较低、适用范围广，填补了我国采用缠绕法制备200-1200mm甚至更大口径软管的空白。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种大口径工业长丝增强软管，包括软管本体，所述软管本体为带弹性的管状结构，其纵截面为3-6层封闭的环形，其内部最少设有一层缠绕增强层，软管内径≥200mm，软管内壁为防老化层。

作为本发明的一种改进，所述软管本体包括内管、缠绕增强层和外管，所述缠绕增强层缠绕在内管上，所述外管包裹在缠绕增强层上。

作为本发明的一种改进，所述内管材料为PE聚乙烯、PP聚丙烯、PVC聚氯乙烯、EPM乙丙橡胶、PET聚对苯二甲酸乙二醇酯、TPU聚氨酯弹性体、CPE氯化聚乙烯、EPDM三元乙丙橡胶、PERT耐热聚乙烯、PE-X交联聚乙烯、POK聚酮、PA尼龙、PVDF聚偏氟乙烯、NBR丁腈橡胶、CR氯丁橡胶、CSM氯磺化聚乙烯或BIIR溴化丁基橡胶。

作为本发明的一种改进，所述缠绕增强层材料为涤纶工业长丝及长丝束、芳纶长丝及长丝束、碳纤维长丝及长丝束、玻璃纤维长丝及长丝束、玄武岩纤维长丝及长丝束、金属长丝和金属长丝束。

作为本发明的一种改进，所述缠绕增强层包括第一层带材、第二层带材、第三层带材及第四层带材，缠绕角度分别为正、反、正、反依次交叉缠绕成一个网状骨架。

作为本发明的一种改进，所述外管材料为PE聚乙烯、PVC聚氯乙烯、EPDM三元乙丙橡胶、EPM乙丙橡胶、CPE氯化聚乙烯、NBR丁腈橡胶、CR氯丁橡胶、CSM氯磺化聚乙烯或BIIR溴化丁基橡胶。

本发明所述的大口径工业长丝增强软管的加工步骤如下（重点在于增强层的缠绕）：

（1）内管成型：根据工作温度、输送介质、环应力及轴向强度要求的使用工况，对内管材料进行选型；采取热熔挤出成型方式，在负压状态下真空冷却定径，最后充分冷却，在内管内侧喷涂防老化剂；

（2）增强层缠绕：根据客户要求、工况环境、产品载荷需求，对增强层材料进行选择；

单丝按照一定轴向方向和一定的均匀分散度通过涂塑或压延，分布于可塑性基材中；或对原有状态进行一些单丝排列位置改变，形成一种螺旋结构的状态，即对原来结构的工业长丝束进行单捻或复捻；

将增强带存储于中心单带盘缠绕机的带盘之中，根据带材宽度调整带盘宽度，根据工艺对间隙要求调整缠绕间隙；

将带材按照既定角度，螺旋缠绕于内管外表面上，方式为：第二层带材的缠绕方向与第一层带材的缠绕方向一致；第三层带材的缠绕方向与第四层带材的缠绕方向一致，且与第一层带材与第二层带材的缠绕方向相反。

（3）外管成型：根据工作温度、输送介质、环应力及轴向强度要求的使用工况，对外管材料进行选型；通过塑料挤出机熔融挤出成型，将外管包覆于增强层表面，通过冷却定径在外部形成一个管体径向的环形闭环。

（4）将管道放置于蒸汽硫化台上，将两头固定夹紧，然后向软管内加压输入蒸汽并同时进行硫化，使胶粘剂软化并与增强层粘合在一起，蒸汽的温度为130-140℃，压力为0.15-0.2MPa，硫化时间为5-7min；

（5）关闭蒸汽，停止硫化，将硫化后的产品放置于烘干台上烘干，进行质检，合格后成品收卷。

本发明的有益效果是：

本发明所述的一种大口径工业长丝增强软管，采用自主研发的设备通过缠绕方式制备增强层，该方式无需规定缠绕角度和带材宽度，只需调整牵引速度和缠绕转速至所需覆盖率即可，单带缠绕可以达到1%-190%覆盖。此外，本缠绕设备不仅可以缠绕制备增强层，还可以进行内封密层和外保护层的缠绕。本发明所述增强层缠绕大口径软管的制备简单、成本较低、适用范围广，填补了我国采用缠绕法制备200-1200mm甚至更大口径软管的空白。最终成型的软管集钢管和橡胶管两种管材的优点集于一体，具有良好的承压性、弯曲性、耐腐蚀性，极适合于输送气体及液体等。

附图说明

图1为本发明所述的一种大口径工业长丝增强软管的工艺流程图。

图2为本发明所述的一种大口径工业长丝增强软管的缠绕设备图。

图3为本发明所述的一种大口径工业长丝增强软管的缠绕生产线布置图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

本发明所述的一种大口径工业长丝增强软管，是一种直径超过200mm的软管，所述软管包括内管、缠绕增强层和外管，所述增强层缠绕在内管上，所述外管包裹在增强层上，软管内壁要求防老化、防水。

其加工步骤是：

1、内管成型

根据工作温度、输送介质、环应力及轴向强度要求等使用工况对内管材料进行选型，一般有PE、PP、PET、TPU、CPE、EPDM、PERT、PE-X、POK、PA、PVD、FEPM、NBR、CR、CSM、BIIR等；采用热熔挤出成型，在负压状态下真空冷却定径，最后充分冷却（如果材料自身抗老化，就不必喷涂防老化剂）。

2、增强层缠绕

根据客户要求、工况环境、产品载荷需求等条件，对增强层材料进行选择，一般有涤纶工业长丝及长丝束、芳纶长丝及长丝束、碳纤维长丝及长丝束、玻璃纤维长丝及长丝束、玄武岩纤维长丝及长丝束、金属长丝和金属长丝束以及其他材料的工业长丝及长丝束。

单丝按照一定轴向方向和一定的均匀分散度通过涂塑或压延，分布于可塑性基材中。或通过对原有状态进行一些单丝排列位置改变，形成一种螺旋结构的状态，即对原来结构的工业长丝束进行加捻（包括单捻和复捻）；加捻螺距根据所采购的工业长丝束整体的单位长度的一致性情况决定（通过加捻前和加捻后抗拉强度的对比，决定单位长度加捻要求）。

将需要缠绕增强的增强带存储于中心单带盘缠绕机的带盘之中，根据带材宽度调整带盘宽度，根据工艺对间隙要求调整缠绕间隙。

将带材按照既定角度，螺旋缠绕于内管外表面上。增强层包括第一层带材、第二层带材、第三层带材及第四层带材，缠绕角度分别为正、反、正、反依次交叉缠绕成一个网状骨架。即第二层带材的缠绕方向与第一层带材的缠绕方向一致，第三层带材的缠绕方向与第四层带材的缠绕方向一致，且与第一层带材与第二层带材的缠绕方向相反。此种方式使得最终成型的软管集钢管和橡胶管两种管材的优点集于一体，具有良好的承压性、弯曲性、耐腐蚀性，极适合于输送气体及液体等。

3、外管成型

根据工作温度、输送介质、环应力及轴向强度要求等使用工况对外管材料进行选型，一般有PE、PVC、EPDM、EPM、CPE、NBR、CR、CSM、BIIR等；通过塑料挤出机熔融挤出成型，将外管包覆于增强层表面，通过冷却定径，在功能层外部形成一个管体径向的环形闭环。

本发明采用自主研发的设备通过缠绕方式制备增强层，该方式无需规定缠绕角度和带材宽度，只需调整牵引速度和缠绕转速至所需覆盖率即可，单带缠绕可以达到1%-190%覆盖。该增强层缠绕大口径软管的制备简单、成本较低、适用范围广，填补了我国采用缠绕法制备200-1200mm甚至更大口径软管的空白。

4、将上述做好的管道放置于蒸汽硫化台上，将两头固定夹紧，然后向软管内加压输入蒸汽并同时进行硫化，使胶粘剂软化并与增强层粘合在一起，蒸汽的温度为130-140℃，压力为0.15-0.2MPa，硫化时间为5-7min；

5、关闭蒸汽，停止硫化，将硫化后的产品放置于烘干台上烘干，进行质检，合格后成品收卷。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。