内表面上具有涂层的管件及制造管件的方法与流程

本发明涉及一种内表面上具有涂层的管件及该管件的制造方法。

背景技术：

于工业中使用的各种类型的传统管件(诸如水管、气体管件、热传送管等)的内表面需能抗腐蚀及抵抗管件与在管件中流动的流体之间的化学反应。这可通过利用树脂层(诸如氟树脂层)涂覆所述管件的内表面来实现。

涂覆或内衬氟树脂通常尤其被应用在可能暴露至高度腐蚀性化学品的化学、医药及半导体工厂中。

氟树脂材料可呈粉状粉末形式，因此其包含树脂本身或作为与添加剂(比如着色剂、除酸剂或填充剂)混合的化合物。将氟树脂材料涂覆至管件的内表面的方法可通过使用静电粉末喷枪将静电粉末涂料施覆于管件的内表面上，随后加热管件以使粉末熔融来形成涂层而进行。然而，此方法一次仅可产生仅具有一层膜的管件。若需要若干层膜，则需进行若干单独的涂覆以实现目标膜厚度。这会减慢管件制造时间。此外，反电离(backionization)是此方法中的一个问题，因为电荷的过度累积会阻止静电粉末进一步沉积于具有传统涂层的管件的表面上。

另一方法是回转内衬(roto-lining)方法，其涉及于基板的内表面上引入颗粒状氟树脂材料并加热管件，使得颗粒状氟树脂材料熔融及容许其经由良好受控的旋转及加热工艺均匀地流动。由于流动不仅取决于基板的旋转，而且亦取决于诸如加热均匀度、氟树脂材料与基板之间的相互作用等因素，因此固有地很难控制熔融颗粒状氟树脂材料的确切流动。一般而言，回转内衬方法适用于厚度大于1mm的内衬或涂层，而不适用于厚度小于1mm的更薄内衬或涂层。

在两种前述方法中，要获得均匀厚度的内涂层而不发生内衬缺陷是有困难的，因为很难控制静电粉末喷枪的喷雾及熔融颗粒状氟树脂材料的流动。

响应于前述问题/困难，已进行各种技术研发。举例来说，已使用在弯曲及焊接前将氟树脂粉末涂覆于金属平板上来获得具有内表面涂层的管状管件。然而，存在因使用焊接技术而引起的负面影响。经受焊接的部件会经历高于氟树脂内衬材料的热分解温度的温度。需要对其中的氟树脂内衬材料已由于高温而分解的受影响部件进行修改。此外，氟树脂的分解导致释放出会对人体造成风险的有害气体。

如日本专利申请案号jp1992-352689中所描述的另一方法涉及用单片氟树脂膜内衬贮槽的内表面，其中没有任何氟树脂膜的重叠。氟树脂膜的末端边缘彼此相邻，使得边缘形成对接接头。随后将密封膜置于对接接头上方以将其覆盖。使用涉及在密封膜上施加热及压力的技术(例如，热封或焊接)来密封对接接头。然而，此工艺需要额外加热及熔融密封膜。这些额外步骤使得很难控制涂层的厚度均匀度并会降低涂覆贮槽内表面的工艺的效率。

另一方面，日本专利第3954120号描述一种涉及将管状内衬烃基材料抽拉到金属管中并通过供应至内衬材料中的压缩空气将管状内衬压至管的内表面上的方法。此方法可应用于烃树脂(诸如聚乙烯及聚丙烯)，但不可适用于具有更高屈服点强度的其他树脂(诸如氟树脂)。不同于烃树脂，氟树脂在其塑性变形之前需要较高压力。因此，若将此方法应用于涂覆氟树脂，则在工艺中将需要显著的压力，其会影响工艺的效率或导致安全风险。

技术实现要素：

根据本公开内容的一实例的一个方面，提供一种制造管件的方法，在管件的内表面上具有涂层。该方法可包括：

(i)将内衬材料涂覆于平板的表面上；

(ii)弯曲经涂覆平板的相对边缘部分以形成一对长形钩部(catch)；

(iii)弯曲经涂覆的所述平板及接合该对长形钩部以形成管件；

(iv)加热经接合的该对长形钩部的一位置；及

(v)在经接合的该对长形钩部的经加热位置处压制管件的外表面及管件的相对内表面。

根据本公开内容的一实例的另一方面，提供通过该方法制成的一种管件，该管件具有至少两个长形钩部，所述至少两个长形钩部彼此接合以形成该管件。

附图说明

本领域技术人员由以下书面说明，仅经由实例及结合附图，将可更好地理解及容易地明白本发明的实施例，其中：

图1是平板110及用于涂覆在平板110的表面上的内衬材料104的立体图；

图2是平板110的立体图(透明)，其中平板的相对边缘部分106沿相对的方向弯曲；

图3是已由图2的平板形成的管件100的前视图。

图4是管件100的前视图，示出了一对长形钩部108如何彼此接合。

图5是管件100的前视图，示出了该对长形钩部108彼此接合。

图6是管件100的前视图，示出了在该对长形钩部108的一位置处使用压辊102及103。

图7是管件100的透视图，示出了该对长形钩部108在管件100上的位置及压辊沿该对长形钩部108的位置的移动。

图8是所形成的管件的立体图，示出了压辊的位置能如何固定于管件的一实例。

这些图并非按比例绘制且仅打算用于说明目的。

具体实施方式

参照图1、图2及图3，本公开涉及一种用于制造管件100的方法，在管件100的内表面上具有涂层。此方法包括：

(i)将内衬材料104涂覆于平板110的表面上；

(ii)弯曲经涂覆平板110的相对边缘部分106以形成一对长形钩部108；

(iii)弯曲经涂覆的所述平板110及接合该对长形钩部108以形成管件100；

(iv)加热经接合的该对长形钩部108的一位置；及

在经接合的该对长形钩部108的经加热位置压制管件100的外表面及管件100的相对内表面。

管件100具有位于管件100的内表面上的涂层及具有彼此接合以形成管件100的至少两个长形钩部108。管件100的至少两个长形钩部108是通过于施加热及压力后的涂层粘着在一起。

图1示出了平板110的一实例。平板110包括两个平坦表面fa及fb。两个平坦表面fa及fb是平板110的位于彼此反面上的主要外表面。平板110可具有各种宽度、长度及厚度尺寸以适合其预期用途。在图1的实例中，平板110的形状基本为矩形。本文中的文字“平”意指板110可为精确地平坦或者可在随意肉眼检查时看起来平坦，尽管其可通过使用仪器显示为稍微地不平坦，即其可轻微地呈波浪形或其可轻微地弯曲。

平板110可具有各种形状，且本领域技术人员将明白平板110仅是用来描述用于涂覆管件100的内表面的方法的一实例，且亦可使用适用于制造管件100的结构及框架部件的其他可能形式。

在本实例中，平板110是由金属(例如，钢、铝或铜)制成。然而，应明白取决于打算通过管件100输送的流体或物体，平板110可由不同的材料组合制成。该不同的材料组合可包括金属合金、金属复合合金或其中至少一种组分为金属的任何材料组合，使得该材料组合导致获得延展性且可弯曲的材料。此外，平板110亦可由包括塑料的其他类型的复合材料制成。

如图1所示的待粘着至平板110的内衬材料104可包括粘着至适用于实施管件100的平板110的任何表面的粘性表面。具体地，在本实例中，平板110的待粘着至内衬材料104的表面是fa主要外表面，且fa主要外表面随后将成为管件100的内表面。内衬材料104可由可粘着至平板110的表面的粘性材料制成。在内衬材料104是由粘性材料制成的情况中，可能在将内衬材料104加热至特定温度时，待粘着至平板110的表面的内衬材料104的粘着性质被激活。本领域技术人员应明白，将内衬材料104涂覆于平板110的表面上的方法并不限于上述那些，而是将包括一般知晓且用于管件100的涂覆工业中的任何合理方法。

在本实例中，内衬材料104为氟树脂膜。可用于形成氟树脂膜的氟聚合物的实例包括乙烯四氟乙烯(etfe)及全氟烷氧基烷烃(pfa)。如专利公开号us7112640b2中所描述的氟共聚物亦是可用于形成氟树脂膜的合适聚合物的实例。在其他配置中，内衬材料104可包含多于一层氟树脂膜。与平板110的表面直接接触的氟树脂膜层可被配置成具有用于附着至平板110的表面的粘着性质。包含羧基官能团的粘性材料是适合用作氟树脂膜的具有粘着性质的材料的一实例。涂覆平板110的表面(即管件100的内表面)的目的是，例如，帮助改进流体的流动或减轻对管件100的腐蚀。因此，可使用任何适用于实现该目的的内衬材料104。

取决于待实施的管件10的应用，管件100中的内衬材料104的厚度可介于100μm至500μm之间。内衬材料104可包含多于一层重叠材料。因此，可根据待实施的重叠材料的程度来设定管件100中的内衬材料104的厚度。内衬材料104的介于100μm至500μm之间的这样的厚度范围适用于工业中用来输送金属腐蚀性流体的金属管件100。不同于现有的回转内衬方法，内衬材料104的厚度不限于1mm或以上。

在将内衬材料104涂覆于平板110的表面上后，将如图2所示的弯曲平板110的边缘部分106及平板110的相对边缘部分106(以下总称为“相对边缘部分106”)。图2是刻意绘制为透明，以使得可清楚地看见被弯曲的相对边缘部分106。图2亦刻意绘制成使得相对边缘部分106并非按比例而是比在实际实施中的尺寸大。平板110的“边缘部分106”是指平板110的位于平板110的周边或边缘上或沿该周边或边缘的区域。各相对边缘部分106被弯曲以相对于平板110的相邻部分107形成倾斜角α。各相对边缘部分106可适当地以相似角度或以不同角度弯曲，以满足当将该对长形钩部108靠在一起时形成能彼此附着或接合的该对长形钩部108的目的。在本实例中，每个相对边缘部分106相对于平板110的与各个边缘部分106相邻的部分弯曲至相同角度但在相反方向中。具体地，其中一个相对边缘部分106相对于平板110的主要平坦表面fa在第一方向中以一角度弯曲，且另一相对边缘部分106相对于平板110的另一主要平坦表面fb以相同角度弯曲，但在与第一方向相反的第二方向中弯曲。平板110的相对边缘部分106可各自在其相对的方向中相对于弯曲前的平板110的各个主要平坦表面fa及fb以介于135°至170°之间的角度α弯曲。

在本实例中，相对边缘部分106的形状均基本为矩形。相对边缘部分106可被弯曲，使得其具有相似宽度w或不同宽度w，适于形成该对长形钩部108。每个相对边缘部分106可被弯曲以具有介于10mm至20mm之间的宽度。在本实例中，相对边缘部分106的长度将形成管件100的长度。在本实例中，相对边缘部分106将最终形成该对长形钩部108。因此，术语“相对边缘部分106”及“长形钩部108”在本公开中可互换使用。

在弯曲经涂覆的平板110的相对边缘部分106以形成该对长形钩部108后，用于涂覆管件100的内表面的该方法中的下一步骤是随后将平板110弯曲成管件100的形状，使得该对长形钩部108的每个单独构件将如图3所示的彼此紧邻。图3示出了处于长形钩部108彼此接合之前的配置中的管件100的侧视图。术语“紧邻”可以指临到通过弯曲平板110完全形成管件100之前，长形钩部108位于沿管件100的周围和/或接近管件的周围的位置。可使长形钩部108彼此靠近，使得其彼此分开一小间隙或开口120。本领域技术人员应明白所提供的“紧邻”的含义仅是参考，因为应明白管件100可不需呈圆形形状，而是管件100的其他形状亦是可能的。

如图3所示，在方法中的当前步骤下，将平板110弯曲直至具有使长形钩部108分隔开小间隙或开口120的点的目的是要提供足够的空间来调整及对准该对长形钩部108的每个单独构件，以使该对长形钩部108能够彼此接合从而形成管件100。该对长形钩部108的每个单独构件基本上是指每个相对边缘部分106。图4示出了在由图3所示的步骤之后的步骤，即弯曲平板110以接合长形钩部108。弯曲平板110，使得该对长形钩部108中的一者位于该对长形钩部108中的另一者上方，以使它们能接合并钩住。当各个边缘部分106重叠时，该对长形钩部108接合并彼此钩住。于接合及钩住后，对该对长形钩部108施压或将其弄平以与彼此表面接触，使得管件100形成如图5中所示出的其预期管道形状，用来于其中输送流体或物体，且不会分开而导致管件100将泄漏或无法作为用来在其中输送流体或物体的管道。

应明白，该对长形钩部108可被制成为具有涂覆于其上的内衬材料104，或在另一配置中，被制成为不具有涂覆于其上的内衬材料104。这可通过当将内衬材料104涂覆于平板110上时，调整内衬材料104的尺寸以覆盖或不覆盖将形成长形钩部108的区域来实现。在本实例中，该对长形钩部108具有涂覆于其上的内衬材料104且在该对长形钩部108彼此接触时内衬材料104夹于它们之间。具有夹于该对长形钩部108之间的内衬材料104在施加热以软化内衬材料104时有利地帮助长形钩部形成较强的接头。夹于该对长形钩部108之间的经软化的内衬材料104帮助将该对长形钩部108的金属层粘着在一起。换言之，该对长形钩部108通过管件的涂层或内衬材料104粘着。

在本实例中，如图5所示出的，通过接合该对长形钩部108所形成的管件100的形状基本为管状或圆柱形，且具有适于在管件100中输送诸如流体的物体的中空芯部。管件100的横截面为环形，其基本为圆形。然而，应明白可经由文中描述的方法或类似方法制造的管件100的其他形状亦是可能的。例如，管件100可具有基本四边形或多边形的横截面。

在弯曲经涂覆平板110并接合该对长形钩部108以形成管件100后，后续步骤是向经接合的该对长形钩部108的一位置(其亦可被视为管件100的接头)处施加热及压力。在本实例中，经接合的该对长形钩部108的位置亦可称为各个边缘部分106的重叠且彼此表面接触的位置。热被施加为足以软化但不完全熔融内衬材料104在该对长形钩部上。软化内衬材料104有利于粘着至长形钩部108的金属表面以及粘着至管件100的将与边缘部分106的表面接触的相邻部分107。在长形钩部108处在彼此相对的方向中施加压力，一个力在长形钩部108的位置处施加在管件100的内表面上，另一个力在长形钩部108的位置处施加在与管件100的内表面的相对的管件100的外表面上。热及压力可分开地施加在经接合的该对长形钩部108的位置处或同时施加在该位置处。如果热及压力是分开地施加，则可以彼此短间隔地施加，来充分地软化内衬材料104以利于在内衬材料104仍充分地柔软时粘着至长形钩部108的金属表面。

在本实例中，经接合的该对长形钩部108的位置被同时地施压及加热，以接合被弯曲成彼此重叠的各个边缘部分106的表面。施加至该位置的热降低内衬材料104的粘度以利于粘着重叠的各个边缘部分106的表面以及粘着至管件100的与各个边缘部分106的表面进行表面接触的相邻部分107。

在经接合的该对长形钩部108的位置处的加热不应完全熔融内衬材料104或管件100。否则，至少在管件100的内表面中的加热位置周围在内衬材料104的涂层厚度中会有不期望的变化。向经接合的该对长形钩部108的位置短时期(例如少于1分钟，其适用于本实例)施加热，有助于阻止内衬材料104完全熔融。此外，在本实例中，将经接合的该对长形钩部108的位置加热至介于比内衬材料104的熔点低60℃至比内衬材料104的熔点高20℃之间的温度。这是软化内衬材料104的期望温度范围。经接合的该对长形钩部108的位置处的加热温度远低于用来制造不具有该对长形钩部108的传统管件的金属的焊接温度。因此，不同于涉及金属焊接的用来结合及制造管件的一些传统技术，本实例具有如下优点：内衬材料104将不会被加热至会使内衬材料104分解的金属焊接温度。

可如下所述向经接合的该对长形钩部108的位置施加压力。在本实例中，如图6及图7所示出，提供两个压辊102及103且它们被制成为串联(intandem，一前一后地)移动以在图5的经接合的该对长形钩部108的位置处提供压力。压辊102和/或103可被加热，使得可同时施加热及压力。在本实例中，热及压力是几乎同时施加的，因为在内衬材料104软化且具有粘着性质之后立即施加压力。具有两个压辊102及103提供了反作用力(counteractingforce，抗衡力)，其在经接合的该对长形钩部108的经加热位置处在管件100的外表面上以及在经接合的该对长形钩部108的经加热位置处在管件100的相对内表面上施加扣紧或夹紧压力。压辊103在经接合的该对长形钩部108的经加热位置处压靠在管件100的内表面上，及压辊102在经接合的该对长形钩部108的经加热位置处压制管件100的外表面，其与经接合的该对长形钩部108的经加热位置处的管件100的内表面相对。所施加的压力不仅有利于将内衬材料104粘着至经接合的该对长形钩部108处的金属表面，该压力亦将经接合的该对长形钩部108处的金属压制成形以形成强接头。应明白压辊的数目可不必局限于两个，而是可多于两个。

在本实例中，压辊102被设置成使得其旋转轴线111正交于沿管件100的长度的纵向轴线109，如图7所示出。在本实例中，压辊103亦是以相同方式设置于管件100内，使得其旋转轴线111正交于沿管件100的长度的纵向轴线109。为方便起见，仅示出了压辊102及103的其中一个的旋转轴线，且给予这两个旋转轴线相同的参考符号111。此外，在本实例中，压辊102及103的旋转轴线彼此平行。然而，应明白压辊102及103可以以任何方式设置，只要压辊102及103能向经接合的该对长形钩部108的位置充分且有效地施加压力和/或热即可。目的是要使压辊102及103在被弯曲的相对边缘部分106(其被弯曲以形成经接合的该对长形钩部108)上方滚动。

每个压辊102及103基本为圆柱形。每个压辊102及103能绕其旋转轴线111旋转。在另一配置中可能的是，仅压辊102能旋转且压辊103不旋转。在另一配置中亦可能的是，仅压辊103能旋转且压辊102不旋转。在一配置中还有可能的是，两个压辊102及103均被一对不旋转的压力施加元件取代。在此情况，它们将压制在长形钩部108上并在压制和/或加热工艺期间沿长形钩部108的相对表面滑动。压力施加元件可被制成为具有光滑表面，以在其沿长形钩部108的表面滑动时减小摩擦。

压辊103可用非粘性材料涂覆或制造，以防止经加热的被压制内衬材料104附着至压辊103。所述非粘性材料的实例包括氟聚合物诸如聚四氟乙烯(ptfe)及其类似物。可通过例如，压辊102和/或103、和/或管件100的感应加热来实现对经接合的该对长形钩部108的位置施加热。

可通过加热压辊103和/或102而与对经接合的该对长形钩部108的位置施压同时进行对经接合的该对长形钩部108的位置处的加热。备选地，在管件100是由导热性材料(诸如金属)制成的情况中，管件100可替代地被加热，以使重叠的各个边缘部分106的涂覆有内衬材料104的表面以及管件100的与各个边缘部分106的表面进行表面接触的相邻部分107相互粘着。在另一配置中，压辊103和/或102及管件100皆可被加热。在又一另外的配置中，在经接合的该对长形钩部108的位置处管件100的外表面及管件100的相对内表面可被压制，以使重叠的各个边缘部分106的表面以及管件100的与各个边缘部分106的表面进行表面接触的相邻部分107相互粘着，随后在经接合的该对长形钩部108的相同位置上进行加热，以确保在经接合的该对长形钩部108的位置处的粘着。

存在用来在经接合的该对长形钩部108的经加热位置处执行管件100的外表面及管件100的相对内表面的压制的若干方法。在经接合的该对长形钩部108的经加热位置处执行管件100的外表面及管件100的相对内表面的压制的一个实例是：当经接合的该对长形钩部108的位置被压辊102及103压制时，使压辊102及103保持固定及使管件100在沿管件100的长度的方向中连续移动。备选地，在另一实例中，压辊102及103可在长形钩部108的整个长度上方在沿管件100的长度的方向中连续移动，同时沿长形钩部108的长度的管件100的内表面及沿长形钩部的长度的管件100的相对外表面被压制且管件100保持固定。在所有这些实例中，另一压辊102将与压辊103串联移动。

图8示出了图7的成形管件100的立体图且进一步示出了图7的压辊102及103的位置可如何固定于管件100内部。图8中示出了支撑设备800。支撑设备800包括压辊103、辊支撑件805、能延伸轴804、辊支撑件806、另一辊807、及支撑轴802。待定位于管件100内的压辊103固定至辊支撑件805的一端。具体地，压辊103可旋转地安装至支撑件805，使得压辊103可被旋转。支撑件805的另一端附接至能延伸轴804的一端。能延伸轴804的另一端通过辊支撑件806附接至辊807。压辊103及辊807位于支撑设备800的相对端处且都被布置成在管件100的内表面上施加压力。能延伸轴804可被机械地调整，使得支撑设备800的从压辊103在长形钩部108的位置处在管件100的内表面上施加压力的点至相对辊807接触涂覆于管件100的内表面上方的内衬材料104或管件100的内表面的点的长度与管件100的直径相配。压辊102以使得其在被压辊103压制的长形钩部108的位置处接触管件100的外表面的方式被安装于管件100的外侧，并与压辊103串联移动。

能延伸轴804可包括偏压机构(诸如弹簧)，以在位于彼此相对端的压辊103及辊807上施力。压辊103及辊807转而分别在经接合的该对长形钩部108的位置处在管件100的内表面施加压力及在与经接合的该对长形钩部108的位置相对的管件100的内表面的另一侧上施加压力。

支撑轴802在管件100的长度的方向中从能延伸轴804处的位置正交地延伸。支撑轴802的长度可调整。

支撑轴802可延伸比管件100的长度更长的长度到位于管件100的外部或外侧的固定位置，以固定支撑设备800的位置。在于施加压力期间管件100移动且压辊103保持固定的情况中，支撑设备800需固定在位。

在管件100保持于相同位置且压辊102及103移动穿过管件100的另一配置中，支撑轴802可附接至致动器(未示于图8)，以使支撑设备800沿管件100滚动至不同位置。

支撑件805和/或能延伸轴804可被配置为用来加热压辊103的加热装置，该压辊转而加热长形钩部108的位置。备选地，压辊102可以是替代地被加热的那个。在另一配置中，压辊102及103两者可通过加热装置一起被加热。

在说明书及权利要求中，除非前后文清楚地另作指示，否则术语“包含”具有该词的非排他性含义，其意为“至少包括”而非“仅由…组成”的排他性含义。同理适用于该词的其他形式(诸如“包括”、“含有”等)的对应文法变化。

虽然本发明已结合许多实施例及实施方案描述于本公开中，但本发明不应如此受限，而是可涵盖各种落在随附权利要求的条款内的明显修改及等效配置。虽然本发明的特征在权利要求中以特定合组表现，但涵盖这些特征可以任何组合及顺序配置。