专利名称：臂架系统的末端软管及其制备方法、混凝土输送机械的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种输送混凝土或与混凝土相似物料的技术，特别涉及一种臂架系统 的末端软管及该末端软管的制备方法，还涉及到一种包括该末端软管的混凝土输送机械。
背景技术：
混凝土泵车是当前应用非常广泛的混凝土输送机械。混凝土泵车包括一个将混凝 土输送到预定的位置的臂架系统。臂架系统一般包括多个节臂；多个节臂通过横向铰轴顺 序铰接相连；相邻的两个节臂之间设有驱动机构，驱动机构能够驱动相邻的节臂相对旋转， 从而能够调整末节节臂输出口的位置。为了方便地控制臂架系统输出口的位置，在臂架系 统的末节节臂的输出口之外，还设置有末端软管。末端软管为具有适当变形能力的材料制 成软管。在进行浇注作业时，操作人员通过控制末端软管输出口的位置，控制混凝土的具体 浇注位置，协调混凝土泵车的精确、均勻布料。当前，为了方便末端软管输出口位置的控制，一般采用橡胶材料制备末端软管。同 时，为保证末端软管具有足够的强度，通过在末端软管的橡胶材料中设置钢丝以强化末端 软管的强度。现有末端软管虽然能够为控制混凝土浇注位置提供便利，但由于末端软管的由橡 胶材料制备，橡胶材料耐磨性能较差，导致末端软管磨损速度较高；同时，由于橡胶材料的 化学稳定性较低，且由于末端软管通常位于室外，外界环境和温度的变化容易使橡胶老化； 这些因素就导致末端软管的使用寿命较短。通常情况下，在输送1. 5万平方米的混凝土后 就需要更换末端软管。同时，由于需要设置钢丝结构增加末端软管的机械强度，这也造成末端软管重量 过大，影响对末端软管输出口位置的操作。不仅混凝土泵车的臂架系统的末端软管存在上述问题，布料杆或其他带有臂架系 统的末端软管的混凝土输送机械也具有同样的问题。
发明内容
为此，本发明的第一个目的在于，提供一种使用寿命较长，重量较轻的臂架系统的 末端软管。本发明的第二个目的在于，提供一种包括上述末端软管的混凝土输送机械。本发明的第三个目的在于，提供一种制备上述臂架系统有末端软管的方法。本发明提供的装置臂架系统的末端软管包括管体和复合在管体外表面上的纤维 加强层，所述管体的材料包括聚氨酯，所述纤维加强层包括玻璃纤维和/或碳纤维。可选的，所述纤维加强层通过偶联剂复合在管体的外表面。可选的，所述管体的材料包括聚氨酯和复合金属氧化物Sr2Ta2O7 ；所述复合金属氧 化物Sr2Tii2O7的比例占所述聚氨酯的1% 5%(重量)。可选的，所述复合金属氧化物Sr2Tii2O7的比例占所述聚氨酯的2. 3wt 3. 52wt%(重量)。本发明提供的混凝土输送机械包括臂架系统，所述臂架系统包括多节通过横向铰 接轴顺序铰接相连的节臂和安装在最末节节臂输出口的末端软管，所述末端软管上述任一 种臂架系统的末端软管。本发明提供的制备臂架系统的末端软管的方法，包括步骤铺设纤维加强层，将纤维加强层铺设在模具的外模内表面，所述纤维加强层包括 玻璃纤维和/或碳纤维；浇注，将聚氨酯预聚物浇注到模具的型腔内；固化，等待聚氨酯固化，形成末端软管坯体；脱模，将模具与末端软管坯体分离。可选的，在铺设纤维加强层之前，还包括用偶联剂处理纤维加强层的步骤。可选的，在铺设纤维加强层之前，还包括在模具表面涂覆脱模剂的步骤。可选的，在铺设纤维加强层之前，涂覆脱模剂之后，还包括对模具进行70-120°C恒 温加热的步骤；在固化步骤中，对模具与末端软管坯体进行90-110°C保温20-40min ；在脱模后，将末端软管置入70_120°C的环境下后硫化IOh以上。可选的，在浇注步骤中，选用3，5_ 二甲硫基甲苯二胺作为扩链剂，所述聚氨酯预 聚物与该扩链剂的重量比在100 11 100 18之间。与现有技术相比，本发明提供的臂架系统的末端软管，包括管体和复合在管体外 表面的纤维加强层，管体的材料包括由聚氨酯，所述纤维加强层包括玻璃纤维和/或碳纤 维。由于聚氨酯具有较强的耐磨性，在输送混凝土等物料时，末端软管的管体的磨损速度较 低；而且聚氨酯的化学性能比较稳定，能够减小由于外界环境、温度变化对末端软管性能的 影响；进而，本发明提供的末端软管具有更长的使用寿命。另外，通过包括玻璃纤维和/或 碳纤维形成的纤维加强层保证末端软管强度，满足输送物料，控制输出口的需要，使末端软 管具有较小的重量，这也有利于对末端软管的控制操作。另外，由于采用聚氨酯作为末端软管的主体，本发明提供的末端软管还具有以下 优点第一、由于聚氨酯具有较小的摩擦系数，能够为物料的流动提供良好的条件，减小 物料输送过程中的堵塞现象，提高物料输送效率。第二、聚氨酯具有更大的使用温域，在温度较高或较低的情况下，能够保持其柔韧 性和相应的强度，进而使该末端软管具有更强的适应性。第三、选用玻璃纤维和以3，5_ 二甲硫基甲苯二胺作为扩链剂的聚氨酯弹性体制 备末端软管时，可以使末端软管保持适当的透光性能，进而能够在末端软管堵塞时，可以更 容易地确定堵塞位置，为末端软管的疏通提供便利。在进一步的技术方案中，所述纤维加强层通过偶联剂复合在管体外表面。这样可 以强化纤维强化层与聚氨酯之间结合强度，提高末端软管的整体强度。为了获得上述臂架系统的末端软管，本发明还提供了一种制备臂架系统的末端软 管的方法。该方法通过浇注的方式获得末端软管，与现有技术中钢丝和橡胶形成末端软管 相比，具有成型工艺简单，生产效率较高的优点。
图1是本发明提供的一种臂架系统的末端软管的结构示意图；图2是本发明提供的一种制备臂架系统的末端软管的方式流程图；图加示出了模具与纤维加强层结构示意图；图2b示出了浇注过程示意图；图2c示出了固化过程示意图；图3是本发明提供的制备臂架系统的末端软管的一种具体方法的流程图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应 对本发明的保护范围有任何的限制备用。请参考图1，该图是本发明提供的一种臂架系统的末端软管的结构示意图。该末端软管包括管体100和纤维加强层200 ；其中管体100为由聚氨酯材料形成 的聚氨酯弹性体；纤维加强层200复合在管体100外壁面上，纤维加强层200可以由玻璃 纤维形成，也可以由碳纤维形成，以保证末端软管的强度，改善末端软管抗撕裂、抗拉伸性 能。同时，由于聚氨酯材料具有较强的耐磨性，耐疲劳性及抗震动性，在输送混凝土等物料 时，末端软管的管体100具有较高的耐磨性能，磨损速度较低；而且聚氨酯的化学性能比较 稳定，能够减小由于外界环境、温度变化对末端软管性能的影响，因此，该实施例提供的末 端软管具有更长的使用寿命。为了进一步提高管体100的耐磨性能，还可以在聚氨酯材料中添加复合金属氧化 物Sr2Ta2O7，添加的该复合金属氧化物Sr2Tii2O7比例占聚氨酯的 5% (重量)，优选为 2. 3 3. 52% (重量)。该复合金属氧化物已在中国专利CN100376505C所公开。实验结果 表明，添加该复合金属氧化物可以大幅提高管体100的耐磨性能。所述复合金属氧化物的 粉末粒径优选为40目 200目，更优选为100目 200目。为了保证加强纤维层200与管体100之间的结合力，纤维加强层200通过偶联剂 复合到管体100的外表面。偶联剂可以在纤维加强层与管体之间形成一个界面层，该界面 层能传递应力，从而增强了纤维加强层200与管体100之间的结合强度，提高了末端软管的 整体性能；同时采用偶联剂复合还可以防止环境外界介质对聚氨酯渗透，有利于保持聚氨 酯材料的稳定，保持管体100的性能。根据实际需要，可以选用硅烷类、钛酸酯类和铝酸化 合物等本领域技术人员熟知的偶联剂，具体例子可以为型号硅烷偶联剂KH-550，但不限于 此。根据上述描述，本领域技术人中还可以在管体100中添加其他物料或添加剂，加 强纤维层中也可以加入其他纤维或相应的材料。为了获得上述末端软管，本发明提供了以下方式获得末端软管。请参考图2，该图是本发明提供的一种制备臂架系统的末端软管的方式流程图。该 方法包括以下步骤S110，准备相关模具，并将预定纤维铺设在模具的外模的内表面，形成加强纤维 层；如图2a，该图示出了模具与纤维加强层结构示意图。制备末端软管的模具包括内模310、外模320和底模330。内模310外壁面与末端软管内壁相对应，外模310内壁面与末端 软管外壁面相对应；底模330上表面与末端软管端面对应。三者之间形成的型腔能够浇注 形成末端软管。S120，浇注，将聚氨酯预聚物浇注到模具的型腔中内；如图2b，该图示出了浇注过 程示意图。聚氨酯预聚物可以是端异氰酸酯基预聚体、端羟基预聚体、含封闭基团预聚体或 者含其它基团如端硅烷基、端丙烯酸烷酯的聚氨酯预聚体，等等。S130，固化，等待预定时间，使聚氨酯固化形成末端软管坯体；如图2c，该图示出 了固化过程示意图。等待时间可以根据选用的预聚物的不同而不同，比如可以是20-40min。 优选的技术方案中，在固化过程中，可以对模具和末端软管坯体进行保温处理，比如，可以 对模具与末端软管坯体在90-110°C保温20-40min，优选进行90-100°C保温20-40min。S140，脱模，将模具与末端软管坯体分离。再对末端软管坯体进行适当处理或加工之后，就可以形成最终的末端软管。为了确定末端软管的技术效果，申请人还通过一个具体方法制备了一种末端软 管，并将该末端软管与现有技术中橡胶材料加钢丝制作的末端软管进行比较。请参考图3，图3是本发明提供的制备臂架系统的末端软管的一种具体方法的流 程图。该具体方法实施例中所用原料如下聚氨酯预聚物为厂家为烟台万华聚氨酯股份有限公司，型号T140。偶联剂为厂家为南京翔飞立派有机硅新材料有限公司的，型号KH-550。该具体方法包括以下步骤S210，准备相关模具，将外模320的内表面、内模310的外表面、及底模330的上表 面涂覆脱模剂，以便于模具与末端软管坯体的分离；然后，将模具放入烘箱内以90°C恒温 加热2.证。当然，根据实际状况可以在80-100°C环境下恒温加热2-池，但环境温度应当不 超过70-120°C的范围。S220，用偶联剂对玻璃纤维进行处理，具体处理方式是利用喷涂工艺，将玻纤布 铺平，偶联剂以雾状均勻喷覆，并烘干。根据实际需要，也可以采用现有的方式处理。S230、铺设纤维形成纤维加强层，将经过偶联剂处理过的玻璃纤维通过涂覆聚氨 酯预聚物铺设在外模320的内表面，形成纤维加强层。
S240，浇注，将聚氨酯预聚物浇注到模具的型腔内。S250,固化，等待聚氨酯和纤维加强层固化形成末端软管坯体。在固化过程中，同 时用红外线加热器对模具保温，使模具在90°C下保温30min。S250，脱模，将模具与末端软管坯体分离。S^K)，将末端软管坯体置入预定环境中进行后硫化。本例中，将末端软管坯体置入 烘箱中，并保持100°c恒温情况下后硫化12h。根据末端软管坯体表面大小不同，可以将末 端软管坯体置入70-120°C的环境下后硫化IOh以上，硫化时间的上限可以根据实际需要选 定，比如可以是llh、15h或20h;优选90-110°C的环境下后硫化12h以上。硫化收缩后，末 端软管坯体的外径为160mm，内径为125mm，管体厚度17. 5mm，管体长度3000mm。将通过上述具体方法获得的末端软管与橡胶材质加钢丝的末端软管分别在两个 同一型号的混凝土泵车使用(两个末端软管尺寸基本相等，相同厚度，相同内径、相同长度)，在两个混凝土泵车使用环境作业基本相同的情况下，橡胶材质的末端软管能够输送 1. 5万平方米的混凝土。通过上述具体方法制备的末端软管能够输送4万平方米的混凝土。 因此，可以确定相对于橡胶材质加钢丝的末端软管，该实施例制备的末端软管的耐磨性能 大幅度提高。另外，二者的重量也差别很大，橡胶材质加钢丝的末端软管的重量为45公斤，而 通过上述具体方法制备的末端软管重量为25公斤。因此，通过上述具体方法制备末端软管 重量也大大减小。另外，根据上述方法中的步骤，还分别在相同的聚氨酯预聚物中添加占聚氨酯材 料重量的1%、2. 3%,3. 52%和5%的复合金属氧化物Sr2Ta2O7，复合金属氧化物的粉末粒 径为150目，制备形成了相同型号的四种末端软管；试验结果是该四种末端软管分别能够 输送为4. 2万平方米、4. 3万平方米、4. 3万平方米和4. 1万平方米的混凝土，耐磨性能有所提尚。另外，为了使末端软管具有适当的透光性，还可以选用玻璃纤维和以3，5_ 二甲硫 基甲苯二胺作为扩链剂的聚氨酯弹性体制备末端软管；在浇注步骤中，可以将聚氨酯预聚 物与扩链剂按重量比100 11. 2的比例浇注到模具的型腔中；扩链剂可以选用厂家为张 家港市塘桥日用化工有限公司，型号3，5- 二甲硫基甲苯二胺(E-300)，使末端软管保持透 光性能；。这样，在末端软管堵塞时，可以从外部很容易地判断堵塞位置，为末端软管的疏 通提供便利。根据实际需要，在浇注过程中，可以选用不同重量比的聚氨酯预聚物与扩链剂 按，优选聚氨酯预聚物与扩链剂按重量比在100 11 100 18之间。根据上述描述，采用现有技术中其他聚氨酯预聚物也可以实现本发明的目的；在 纤维加强层为碳纤维时，也可以强化末端软管的强度，同时保持末端软管重量较小。在提供上述末端软管的基础上，本发明提供的混凝土输送机械包括臂架系统，臂 架系统包括多节通过横向铰接轴顺序铰接相连的节臂和安装在最末节节臂输出口的末端 软管，所述末端软管为上述任一种末端软管。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人 员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应 视为本发明的保护范围。权利要求
1.一种臂架系统的末端软管，其特征在于，包括管体(100)和复合在管体外表面上的 纤维加强层000)，所述管体(100)的材料包括聚氨酯，所述纤维加强层(200)包括玻璃纤 维和/或碳纤维。
2.根据权利要求1所述的臂架系统的末端软管，其特征在于，所述纤维加强层(200)通 过偶联剂复合在管体(100)的外表面。
3.根据权利要求1或2所述的臂架系统的末端软管，其特征在于，所述管体(100)的材 料包括聚氨酯和复合金属氧化物Sr2Ta2O7 ；所述复合金属氧化物Sr2Ta2O7的比例占所述聚 氨酯的 5% (重量)。
4.根据权利要求3所述的臂架系统的末端软管，其特征在于，所述复合金属氧化物 Sr2Ta2O7的比例占所述聚氨酯的2. 3wt 3. 52wt% (重量)。
5.一种混凝土输送机械，包括臂架系统，所述臂架系统包括多节通过横向铰接轴顺序 铰接相连的节臂和安装在最末节节臂输出口的末端软管，其特征在于，所述末端软管为权 利要求1-4任一项所述的臂架系统的末端软管。
6.一种制备臂架系统的末端软管的方法，其特征在于，包括步骤铺设纤维加强层，将纤维加强层铺设在模具的外模内表面，所述纤维加强层包括玻璃 纤维和/或碳纤维；浇注，将聚氨酯预聚物浇注到模具的型腔内； 固化，等待聚氨酯固化，形成末端软管坯体； 脱模，将模具与末端软管坯体分离。
7.根据权利要求6所述的制备臂架系统的末端软管的方法，其特征在于， 在铺设纤维加强层之前，还包括用偶联剂处理纤维加强层的步骤。
8.根据权利要求7所述的制备臂架系统的末端软管的方法，其特征在于， 在铺设纤维加强层之前，还包括在模具表面涂覆脱模剂的步骤。
9.根据权利要求8所述的制备臂架系统的末端软管的方法，其特征在于，在铺设纤维 加强层之前，涂覆脱模剂之后，还包括对模具进行70-120°C恒温加热的步骤；在固化步骤中，对模具与末端软管坯体进行90-110°C保温20-40min ； 在脱模后，将末端软管置入70-120°C的环境下后硫化IOh以上。
10.根据权利要求6-9任一项所述的制备臂架系统的末端软管的方法，其特征在于， 在浇注步骤中，选用3，5_ 二甲硫基甲苯二胺作为扩链剂，所述聚氨酯预聚物与该扩链剂的重量比在100 11 100 18之间。
全文摘要
本发明公开一种混凝土输送机械及其臂架系统的末端软管和该末端软管的制备方法。公开的臂架系统的末端软管包括管体和复合在管体外表面上的纤维加强层，所述管体的材料包括聚氨酯，所述纤维加强层包括玻璃纤维和/或碳纤维；优选的，所述纤维加强层通过偶联剂复合在管体的外表面。由于聚氨酯具有较强的耐磨性，末端软管的管体的磨损速度较低；而且聚氨酯的化学性能比较稳定，能够减小由于外界环境、温度变化对末端软管性能的影响；进而，本发明提供的末端软管具有更长的使用寿命。另外，通过包括玻璃纤维和/或碳纤维形成的纤维加强层保证末端软管强度，满足输送物料，控制输出口的需要，使末端软管具有较小的重量，这也有利于对末端软管的控制操作。
文档编号F16L11/08GK102052527SQ20101062089
公开日2011年5月11日 申请日期2010年12月31日 优先权日2010年12月31日
发明者宋师伟, 欧耀辉, 许广业 申请人:三一重工股份有限公司