专利名称：柔性软管的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种由合成树脂制成的柔性软管。具体而言，本发明涉及一种适合用作为一般家用电动吸尘器软管(吸尘器软管)的柔性软管。
在现有技术中，这种柔性软管，例如吸尘器上的软管通常包括一根带涂层的钢丝和一根带涂层的导线，带涂层的钢丝是一种涂敷有聚氯乙烯(PVC)树脂的硬钢丝，而带涂层的导线是涂敷有绝缘的PVC树脂的多股铜导线。带涂层的钢丝和带涂层的导线以恰当的形式排列并以一个预定的螺距呈螺旋状卷绕。一种由PVC树脂制成的带状材料围绕着带涂层的钢丝和带涂层的导线之外圆周以螺旋状缠绕。带状材料的重叠表面被熔合或粘接在一起，以形成管壁。另外，管壁、带涂层的钢丝和带涂层的导线也被熔合或粘接在一起。如上所述，在采用加强金属线(例如带涂层的钢丝)的传统吸尘器软管中，PVC树脂一般被用作带涂层钢丝的涂层树脂，带涂层导线的涂层树脂和构成管壁的树脂材料。
但当废弃的软管象普通垃圾那样被燃烧时，这种含有PVC树脂的软管将产生二恶英和其它对人体有害的物质。如何去除上述有害物质是一个极大的社会问题。另外，由于作为树脂材料包含在软管内的PVC树脂具有较大的比重，而且还采用了用于保持软管形状的硬钢丝和用于导电的铜导线，因此软管的总重量很大。结果，较大的总重量将使用户在长时间使用这种软管后会感觉精疲力尽。此外，从造价上看这种软管也不合适。
因此，本申请人提出了一种不含PVC的软管，如图9所示，而且已就这种软管申请了专利(参见日本专利未审查公开文件昭9-39971)。在这种软管中，形成管壁的树脂材料是由不含氯的乙烯-乙酸乙烯的共聚物树脂(EVA)构成的。
根据这篇已有的发明申请制成的软管比传统的PVC树脂软管在保持软管形状方面占优势，而且还比传统PVC树脂软管的总重量要轻。可以肯定，这种软管具有非常易于操作的优点，这样使用者在长时间使用这种软管后就不会有精疲力尽的感觉。但是，在使用过程中如果具有足够柔度和弹性的管壁，其耐磨性又较差。可以肯定在加强金属丝的外表面部分上的磨损力尤其大，而且很难提供一种适合长时间使用的产品。为了实现通过加大壁厚、使用高硬度材料等方法来提高耐磨性的目的，生产了并而后反复测试了各种软管。但可以肯定由于挠性和柔性减小了或由于该软管重量大，上述软管不适合长时间使用。
因此，本发明旨在解决这些问题。本发明的一个目的在于提供一种采用不含PVC树脂的材料制成的软管，这种软管使用不含PVC树脂的材料，而且即使在焚烧时也不会产生二恶英。本发明的另一目的在于提供一种具有如下优点的软管具有良好的保持软管形状的性能，总重量轻，而且非常易于操作，从而不会令使用者在长时间使用后有精疲力竭的感觉。此外，本发明的再一目的在于提供一种粘性小、耐磨性足够好并与上述发明目的中的优点共存的软管。
现参照附图中的部分附图标记和符号对实现上述目的的装置作出说明，其中附图中示出了本发明的实施例。本发明的柔性软管包括以一预定螺距呈螺旋状缠绕的带聚氨酯树脂涂层的钢丝(3)；由薄膜状的聚氨酯树脂条带材料(5a)构成的聚氨酯树脂管壁(5)，其中薄膜状聚氨酯树脂条带材料成螺旋状卷绕在带聚氨酯树脂涂层的钢丝(3)之外圆周表面上，而聚氨酯树脂条带材料(5a)的重叠表面被熔合或粘接在一起，聚氨酯树脂的管壁(5)被熔合或粘接到所述带聚氨酯树脂涂层的钢丝(3)上，一个聚氨酯树脂窄带(4a)成螺旋状卷绕在覆盖所述带聚氨酯树脂涂层的钢丝(3)之外圆周表面的聚氨酯树脂管壁(5)之外表面部分上，从而二次覆盖带聚氨酯树脂涂层的钢丝(3)，窄带(4a)被一体熔合到所述管壁(5)上或通过氨基甲酸酯粘合剂(6)一体粘接到所述管壁上，聚氨酯树脂窄带(4a)之硬度大于聚氨酯树脂条带材料(5a)的硬度。
图1是一个前视图，为说明第一实施例，图中部分地示出了一个吸尘器软管的内部；图2为吸尘器软管的管壁之放大的剖视图；图3为用于说明加工装置的分解剖视图；图4为吸尘器软管的局部省略的前视图；图5为用于吸尘器上的软管之前视图6是一个前视图，为描述第二实施例，图中部分地示出了一个吸尘器软管的内部；图7为图6所示的吸尘器软管的管壁之放大的剖视图；图8为用于说明第二实施例中的加工装置的分解剖视图；图9为一个前视图，为说明现有技术中的一根软管，图中部分地示出了吸尘器软管的内部。
本发明具有上述结构。在实施本发明时，可设置四根带涂层的钢丝3，从而为软管提供两个电路；也可以设置两根带涂层的钢丝3，从而为软管提供一个电路。或者，也可以设置三根带涂层的钢丝3，从而为软管提供一个电路和一根地线。根据情况，这种软管可以仅设置有一根带涂层的钢丝，用于保持软管的形状，例如保持立式吸尘器软管的形状。此外，使用的硬钢丝1本身可以是一根未经处理的线材。但是，当使用表面镀铜的硬钢丝时，其具有下述优点不仅可以提高导电性能，而且还可以容易地将其焊接到另一根导线或电气接头上。
另外，形成管壁5的聚氨酯树脂条带材料5a由通过日本工业标准检测的A级硬度(在下文中称之为JIS A级硬度)为45至85范围内的树脂制成。窄条带4a由JIS A级硬度为70-99范围内的树脂制成，就是说，窄条带4a是由硬度大于树脂条带材料5a之硬度的材料制成的。另外，出于易于制造软管H的观点，软管H最好由两种材料4a，5a这样构成构成管壁5主要部分的条带材料5和覆盖带涂层钢丝3外周表面的窄带4a的双涂层通过同时挤压成形的方法压成一种材料。但是，这两种条带材料5a和4a也可由两种分别从多个树脂挤压模具中挤压成形的条带材料构成。
现结合附图对本发明的实施例加以说明。在附图中，图1至3为本发明第一实施例的柔性软管的示意图。图1是一个外部视图，在图中软管H的一部分已被剖开；图2是管壁的放大剖视图；图3是用于说明制造软管的装置的分解示意图。
在第一实施例中示出的软管H具有下述结构四根带涂层的钢丝3以一个给定的距离彼此间隔设置。带涂层的钢丝3是通过在硬钢丝1上绝缘涂敷高硬度树脂形成的，其中高硬度树脂可以例如是肖氏D级硬度为68的聚氨酯树脂材料2。可用另一种高硬度的金属丝材料，例如不锈钢丝等替代硬钢丝(高强钢丝)1.另外，在本实施例中，硬钢丝的表面受到镀铜或镀青铜处理。即在本实施例示出的软管H中，如图3所示，四根带涂层钢丝3a、3b、3c和3d作为一组S以预定的螺距w成螺旋状连续卷绕，从而使在前述的卷绕过程中被缠绕的带涂层钢丝3d与在后面的卷绕工艺中受到卷绕的带涂层钢丝3a具有相同的螺距w。就是说，带涂层的钢丝3a、3b、3c和3d在横截面上以预定的间隔w并排设置。
聚氨酯树脂的条带材料5a以螺旋状被卷绕，从而使其侧缘部分在指定的带涂层钢丝3的外圆周表面上相互重叠，而且重叠的侧缘部分被熔合(或通过例如氨基甲酸酯粘合剂粘接)在一起，以形成管壁5。此时，通常作为一种热熔物的氨基甲酸酯粘合剂6被涂敷在带涂层钢丝3的外围表面上，从而将聚氨酯树脂的条带材料5a粘接到各个带涂层的钢丝3上。聚氨酯树脂的条带材料5a是一种长而薄的薄膜，其宽度为适当的四倍的固定间距4w，该间距是由四根带涂层钢丝3a、3b、3c和3d及先前在相邻的位置上卷绕成形的带涂层钢丝3d形成的，即该宽度是五根带涂层钢丝3的间距(在图3中，条带材料5a以波浪状的不均匀形状预先成形，其波浪状的不均匀形状与带涂层钢丝3的不均匀度相匹配，但该条带材料5a也可以是一个平坦的条带)。聚氨酯树脂的条带材料5a的JIS A级硬度为70度。
在本实施例示出的聚氨酯树脂条带材料5a中，如图3所示，当管壁5成形时，使用与聚氨酯树脂条带材料5a相同的树脂挤压模具在聚氨酯树脂条带材料5a的外表面部分上挤压出与聚氨酯树脂条带材料5a同步一体形成四条窄带4a，其中条带材料5a分别位于各个带涂层钢丝3的外围表面上。因此，在通过聚氨酯树脂条带材料5a形成管壁5的同时，在覆盖各个带涂层钢丝3的管壁5之外表面部分上形成包括耐磨线性部分4的管壁5。四个窄带4a的JIS A级硬度为90度，该硬度大于聚氨酯树脂条带材料5a的硬度。
每个较宽的聚氨酯树脂条带材料5a各包括四个高硬度的聚氨酯树脂窄带4a，如图3中的箭头a和b所示，顺序以螺旋状缠绕在四根带涂层钢丝3a、3b、3c和3d的外围表面上，同时条带材料5的侧缘部分定位于一个带涂层的钢丝3上。条带材料5a的重叠表面被熔合在一起，以形成一系列螺旋状的管壁5。此时，象热熔物这样的粘接剂6被涂敷到每个带涂层钢丝3的涂层树脂2上，以将形成管壁的条带材料5a粘接到四根带涂层钢丝3a、3b、3c和3d的涂层树脂2上。
为了能够将这样制成的软管H用作吸尘器的软管，首先需要将软管H切割成吸尘器软管所需的长度；分别成形的连接圆筒6和7分别被连接到软管的两端上，如图4所示；每组包括两根带涂层钢丝3的两组镀铜硬质钢丝1通过焊接被分别连接到各个接头6a和7a上；在两个接头6a和7a之间形成了两对电路。
如上所述，连接圆筒6和7被连接到吸尘器软管的两端上。接着，如图所5示，位于一端的连接圆筒7被插入到电动吸尘器主体C的吸筒E内并与吸筒E相连接。另外，位于另一端上的连接圆筒6被插入到位于操作管P之上端的吸气筒D内并与该吸气筒D相连接。这样，就可在吸尘器主体C和操作管P之间设置一个空气吸入通道、一个用于开/关吸尘器主体C的电路和一个用于装在吸气嘴头N中的开/关小型电动机的电路，其中吸气嘴头N位于操作管P的前端，而且这些操作都可由手中的开关S来完成。
图6至8示出了第二实施例的软管H，该实施例中的软管H仅使用两根带涂层的钢丝3，带涂层的钢丝3已在上述的实施例中作出过说明。第二实施例中的带涂层钢丝3由一根涂敷有聚氨酯树脂2的硬质钢丝1构成，这种钢丝已在第一实施例中使用过。两个带涂层的钢丝3a和3b作为一组以一个预定的间距w成螺旋状连续缠绕，在前面的卷绕工序中卷绕而成的带涂层钢丝3b与将在下一卷绕工序中被卷绕的带涂层钢丝3a具有相同的间距w。
聚氨酯树脂的条带材料5a具有适当的两个宽2w的预定间距，该间距是由在缠绕过程中两个带涂层的钢丝3a、3b和在邻近位置上的先放置的钢丝3b形成的，该条带材料5a由侧向设置的合成树脂挤压装置(未在图中示出)的挤压模具挤压成形，然后缠绕在带涂层钢丝3上以形成管壁5，并同时在管壁5下面粘接在带涂层钢丝3上。具有较高硬度的聚氨酯树脂窄带4a单独由侧向设置的合成树脂挤压装置(图中未示出)的挤压模具挤压成形，然后被卷绕在管壁5的外侧以形成对应于带涂层钢丝3所粘接处的抗摩擦的直线形部分。
形成管壁5的聚氨酯树脂条带材料5a和形成耐磨线性部分4的窄带4a可被熔合在一起或通过粘接剂粘接到一起。就是说，树脂条带材料5a和窄带4a按图8所示的箭头a、b和c的顺序呈螺旋状卷绕，而且各个接触表面被粘接到一起，从而形成管壁5。其它部分也同样适合于对第一实施例的说明。
当通过上述方式制成的软管被用作吸尘器的软管时，可按照第一实施例所述的方式使用这种软管。
本发明的聚氨酯树脂具体是指一种在分子中包含有尿烷基(-NH-COO-)的树脂材料，这种材料是由下述三种成分的分子间的反应形成的1、多元醇(长链二醇)，2、二异氰酸盐，3、短链二醇。多元醇和短链二醇与二异氰酸盐产生附加反应，从而形成线性的聚氨酯。线性聚氨酯的特性受到原材料的性质，聚合的条件及成分比例的影响。其基本特性基本决定于长链二醇的种类，而硬度可通过坚硬部分的比率得以控制。
长链二醇的种类包括1、己内酯类<通过己内酯开环得到的聚内酯多元醇>；2、己二酸类(＝己二酸酯型)<己二酸和乙二醇的多元醇己二酸酯>；3、PTMG(聚四甲撑二醇)类(＝酯类)<通过四氢呋喃开环聚合得到的聚四甲撑二醇>等。
聚氨酯树脂包括一些其它树脂不具备的优良特性。即聚氨酯树脂具有下列优良特性1、良好的耐滑动磨损性能和防擦伤性能；2、良好的机械强度，例如抗拉强度和抗撕裂强度；3、良好的耐油性和耐汽油性；4、良好的低温性能和耐气候性、耐臭氧性能；5、这种树脂符合“食品卫生条例”(健康和福利部第20号通告)。在本发明中，使用具有上述特性的聚氨酯树脂。
因此，在第一实施例示出的软管中，如图2所示，通过使管壁5的厚度尽可能地薄并使其总厚度近乎均匀，而使耐磨的线性部分4设置于覆盖带涂层钢丝3的管壁外表面部分上。另外，在第二实施例示出的软管中，如图7所示，通过使管壁5的厚度略大并且仅使覆盖带涂层钢丝3之外围表面的管壁部分局部很薄，而使耐磨的线性部分设置于这个薄的部分上，从而使管壁5的总厚度近乎均匀。但是，这些实施例的实施方式都是具有代表性的实施方式，这些实施方式的中间方式或将带涂层钢丝3的涂层厚度变化为合适厚度的修改后的方式也可被实施。
尽管上面已对代表本发明的实施例作出了说明，但是还可以在能够满足上述要求，实现本发明的目的并产生下述效果的范围内以其它经适当修改后的方式实施本发明。另外，本发明的软管还可被应用于除吸尘器软管外的其它场合。
从上述的说明中可以清楚地看到本发明的柔性软管使用指定的无氯树脂材料，当涂敷在硬钢丝上的树脂材料、构成管壁的树脂材料、用于提高耐磨性的线性部分的树脂材料及粘接剂中的任何一种树脂材料燃烧时，都不会产生象二恶英这样对人体有害的气体。因此，就可以得到一种不会在废弃后通过燃烧对环境造成污染的柔性软管。
本发明的柔性软管包括设置于覆盖带涂层钢丝的管壁之外表面部分的耐磨线性部分，该部分由树脂材料制成，这种树脂材料的硬度大于形成管壁的树脂材料之硬度。这样，由于硬度较大的耐磨线性部分具有耐滑动摩擦和接触擦伤性，该软管不但具有良好的耐磨损性，它不会被盲目地损坏，并适合于长期使用，而且还可以降低当我们抓住软管时感觉到的硬度较小的聚氨酯树脂的粘性。
另外，用于制成本发明之柔性软管的聚氨酯树脂材料的比重平均为1.1至1.2，而一般用作软管材料的PVC树脂的比重为1.2至1.3。因此，与PVC树脂软管相比，在使用这些材料制造相同体积的管壁时，本发明的聚氨酯软管的管壁其重量可减少10％或更多。另外，本发明的聚氨酯树脂软管具有良好的耐滑动磨损和耐擦伤性，良好的抗拉强度和抗撕裂强度，及良好的耐气候性。这样，由于本发明的聚氨酯树脂软管的管壁之平均厚度比PVC树脂软管的管壁之平均厚度要薄，因此可以进一步降低软管的重量，从而可以减少使用过程中的疲劳感。
权利要求
1.一种柔性软管，其包括一根带聚氨酯树脂涂层并以一预定螺距卷绕成螺旋状的钢丝(3)；由一薄膜状聚氨酯树脂条带材料(5a)构成的聚氨酯树脂管壁(5)，所示带材(5a)成螺旋状卷绕在带聚氨酯树脂涂层的钢丝(3)的外围表面上，同时聚氨酯树脂条带材料(5a)的重叠表面被熔合或粘接在一起，所述聚氨酯树脂的管壁(5)被熔合或粘接到所述带聚氨酯树脂涂层的钢丝(3)上；一个以螺旋状卷绕在聚氨酯树脂管壁(5)之外表面部分上的聚氨酯树脂窄带(4a)，所述管壁(5)覆盖在所述带聚氨酯树脂涂层的钢丝(3)的外围表面上，从而二次覆盖带聚氨酯树脂涂层的钢丝(3)，所述窄带(4a)被一体熔合到所述管壁(5)上或通过一种氨基甲酸酯粘合剂(6)粘接到该管壁上，所述聚氨酯树脂窄带(4a)的硬度大于聚氨酯树脂带材(5a)的硬度。
2.根据权利要求1的柔性软管，其特征在于所述聚氨酯树脂带材(5a)由JIS A级硬度介于45至85范围内的树脂构成，所述窄带(4a)由JIS A级硬度介于70至99范围内的树脂构成。
3.根据权利要求1的柔性软管，其特征在于所述带聚氨酯树脂涂层的钢丝(3)包括一根涂敷有聚氨酯树脂材料(2)的硬钢丝(1)，硬钢丝(1)设置有一镀铜表面。
4.根据权利要求1的柔性软管，其特征在于所述带聚氨酯树脂涂层的钢丝(3)包括一根涂敷有聚氨酯树脂材料(2)的硬钢丝(1)，所述钢丝(1)设置有一镀有青铜的表面。
5.根据权利要求1的柔性软管，其特征在于所述柔性软管被用作电动吸尘器的软管。
6.根据权利要求1的柔性软管，其特征在于所述聚氨酯树脂带材(5a)和窄带(4a)是由一个树脂挤压模具同时挤压成形的树脂条带材料。
7.根据权利要求1的柔性软管，其特征在于所述聚氨酯树脂的管壁(5)通过氨基甲酸酯粘合剂(6)粘接到所述带聚氨酯树脂涂层的钢丝(3)上。
8.根据权利要求1的柔性软管，其特征在于所述聚氨酯树脂带材(5a)的重叠表面通过氨基甲酸酯粘合剂(6)粘接到一起。
9.根据权利要求1的柔性软管，其特征在于所述聚氨酯树脂是一种在分子中包含有尿烷基的树脂材料。
全文摘要
带聚氨酯树脂涂层的钢丝3以预定的螺距被卷绕成螺旋状。薄膜状的聚氨酯树脂带材5a以螺旋状卷绕在钢丝3的外围表面上。带材5a重叠表面熔合或粘接而形成管壁5。钢丝3和管壁5被氨基甲酸酯粘合剂6粘接在一起。硬度大于条带5a硬度的聚氨酯树脂窄带4a以螺旋状卷绕在管壁5的外表面部分上,管壁5覆盖着钢丝3的外围表面,从而二次覆盖钢丝3。窄带4a被一体熔合到管壁5上或通过氨基甲酸酯粘合剂6一体粘接到管壁5上。
文档编号F16L11/04GK1329223SQ01121090
公开日2002年1月2日 申请日期2001年6月18日 优先权日2000年6月16日
发明者福井弘毅, 栗本勋, 西江泉, 中西俊博, 佐藤胜, 坂口正英, 大挂昌彦 申请人:东拓工业株式会社