专利名称：一种管芯及异型胶管制备方法
技术领域：
本发明涉及一种管芯及异型胶管制备方法，尤其是异性管管芯及由该管芯制备异型胶管的方法。
背景技术：
日常生活中，橡胶管、尤其是汽车用橡胶管的使用越来越广泛。通常，橡胶管的制备方法一般分为模压成型和挤出后穿芯硫化成型两种方式。模压成型的方法是指将胶料放入模具中模压成型，然后放入平板硫化机经硫化成型。该方法通常需要先加工出符合产品形状和角度的模压模具，该模具由上下模板及胶管中间的支撑管芯两部分组成。该方法制备的橡胶管的表面光滑，但是在制作过程中，一般采用高压、高温、短时间硫化。而在高压的条件下，支撑管芯在产品硫化成型过程中容易偏位， 从而导致橡胶管产品明显偏心，导致产品良率极低。挤出后穿芯硫化成型的方法，是指首先连续挤出中空的胶管管坯，然后管坯穿入一定形状的管芯上面，放入蒸汽硫化罐硫化成型。该方法未大批量生产方式，相对模压硫化方式，生产效率大大提高并且降低了成本。但对于异型胶管，由于管坯具有弯角，导致硫化后弯角后段整体内径尺寸的偏大，造成异型管整体内径尺寸，尤其是两端口内径偏差较大， 大大降低了异型管产品的质量。
发明内容
本发明为了克服现有技术中通过挤出后穿芯硫化成型制备异型管时，异型管整体内径尺寸偏差较大的问题，提供了一种管坯，通过该管坯制备的异型管整体内径尺寸偏差小，大大提高了异型管产品的质量。本发明公开的管芯包括笔直的前段和后段，以及弯角；所述前段、弯角和后段依次连接，并且所述前段的热膨胀系数大于后段的热膨胀系数。另外，本发明还公开了采用上述管芯制备异型胶管的方法，包括a、将胶料挤出，得到内部具有管腔的中空管坯；b、将管芯插入管坯的管腔中，得到待硫化管坯；其中所述管芯为上述的管芯，插入时使管芯前段先进入管腔；C、将待硫化管坯进行硫化，得到异型胶管前体；d、将管芯脱出，得到异型胶管。在异型胶管的制备过程中，将胶料挤出后，得到的管坯未经硫化，尺寸稳定性不足，使其在经过后续硫化后得到的产品容易出现尺寸变化的问题。尤其是异型管具有弯角， 使其这一问题更加突出。而在本发明公开的方法中，通过对管芯的特定调整和选择，并在制备异型胶管时方法的控制，使管芯在硫化过程中，不同区域产生不同程度的膨胀，对管坯的尺寸施加影响，大大降低了异型胶管产品内径的差别，提高了产品质量。
具体实施例方式为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图
及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明公开的管芯包括笔直的前段和后段，以及弯角；所述前段、弯角和后段依次连接，并且所述前段的热膨胀系数大于后段的热膨胀系数。在本领域中，管芯与所要制备的异型胶管的形状是相应的。通过上述结构的管芯能较好的解决异型胶管产品内径差别的问题。同时，发明人发现，当所要制备的异型胶管上弯角(相应的为管芯的弯角)的角度越小，其内径差别越大。为更好的体现消除异型胶管内径差别的效果，优选情况下，所述弯角角度不大于100°，进一步优选为55-85°。即在制备具有上述范围内弯角的异型胶管时采用具有本发明公开的特征的管芯效果更显著。根据本发明，所述前段的热膨胀系数比后段的热膨胀系数大(1-3) X10_5°C ―1，优选情况下，前段的热膨胀系数比后段的热膨胀系数大ODXIO+C—1。对于制备不同材料的异型胶管时，管芯前段和后段的热膨胀系数可根据实际使用过程进行调节，使异型胶管内径差别减小即可。单独的，对于所述管芯的前段，优选情况下，其热膨胀系数为 (1.2-3. ？)※^)-5!-1，进一步优选为(2. 1-3. 1)X IO-5oC ^10对于所述管芯的后段，优选情况下，其热膨胀系数为(IjO)XKTtr1,进一步优选为(I-IO)XKTtr^其中，对于管芯前段的材质，可选自铜、铁、铝中的一种，优选为铝、铜中的一种；相对的，对于管芯后段的材质，可选自殷钢、石英、锡、无氧铜中的一种，优选为殷钢、锡、石英中的一种。上述具有不同材质的管芯可通过将不同的材料通过焊接或螺纹连接的方式结合在一起。即，采用不同的材料制备前段、弯角和后段，然后将前端、弯角和后段通过焊接或者螺纹连接的方式结合在一起，形成管芯。所述弯角的选材可以与前段或后段相同，也可以采用热膨胀系数介于前段和后端之间的材料。通常，所需制备的异型胶管上弯角数量可能有多个，所以，相应的在上述公开的管芯中，弯角可以为1个或者有2个，如可以为2-4个。所述弯角之间通过过渡段连接；管芯上，前段、过渡段、后段的热膨胀系数依次递减。此时，上述过渡段可能为1个或者多个。根据实际制备需要，所述过渡段可以有2个以上，如2-4个；当上述过渡段为多个时，优选情况下，沿着管芯，从前段到后段的方向上，上述多个过渡段的热膨胀系数呈递减趋势。优选情况下，上述过渡段的材质没有要求，只需满足上述热膨胀系数的要求即可， 例如可以为高速钢、碳钢、弹簧钢中的一种。同样，该多个过渡段与弯角直接可通过焊接或螺纹连接的方式结合在一起。更优选情况下，当所述过渡段只有一个时，沿着管芯，从前段到后段的方向上，该过渡段上的热膨胀系数也呈递减趋势。此时可通过将至少2种材质通过焊接或螺纹连接的
方式结合在一起。在本发明中，弯角所采用的材质没有太大要求，优选情况下，可以采用与其连接的前段、后段或者过渡段中一个相同的材质。本发明还公开了一种异型胶管的制备方法，包括
a、将胶料挤出，得到内部具有管腔的中空管坯；b、将管芯插入管坯的管腔中，得到待硫化管坯；其中所述管芯为上述管芯，插入时使管芯前段先进入管腔；C、将待硫化管坯进行硫化，得到异型胶管前体；d、将管芯脱出，得到异型胶管。根据本发明，制备异型胶管所用的胶料可以为本领域常用的各种胶料，如所述胶料可以含有100份三元乙丙橡胶、5. 0份氧化锌、1. 5份硬脂酸、80份补强剂、40份填充剂、 2. 0份防老剂、50份软化剂、0. 5份硫磺、4. 5份促进剂、2. 0份加工助剂。通过在准备胶料时，可对胶料进行密炼和开炼，使胶料中各成分进一步混合均勻， 并促进一些反应的发生，提高最后异型胶管产品的性能。其中，所述密炼方法为本领域常用的方法，如密炼条件为将胶料配方的各种组分加入到密炼机(大连冰山橡塑机械有限公司)中，持续升温混炼4-5min ；当温度达到120°C 时打开密炼机上顶栓，排气1-3次。然后关闭上顶栓，继续升温至130°C混炼2-aiiin后排料，得到混炼胶。所述开炼方法为本领域常用的方法，如开炼条件为将混炼胶置于开炼机(大连冰山橡塑机械有限公司)上，升温至50-80°C，开炼时间15-25min。本发明公开的异型胶管的制备方法中，挤出的方法为本领域常用的方法，如将上述备好的胶料置于湛江设备有限公司生产的复合式挤出机中，在75°C下挤出，挤出速度为 Sm/min。在本发明中，通过上述挤出机挤出得到的管坯的内径和外径认为是一致的。经挤出机连续挤出后即得到异型胶管管坯，可根据实际使用需要，将其裁切成一定长度的管坯。得到管坯后，即可将上述管芯插入管坯的管腔中，得到待硫化管坯；其中，插入时使管芯前段先进入管腔。上述插入管芯的方法为本领域技术人员常用的方法，再次不再赘述。在管坯中插入管芯后，即可进行硫化。所述硫化的方法可以采用现有的各种方法进行，如可以采用将待硫化管坯置于蒸汽硫化罐中，于140-165 °C、0. 2-0. 8MPa下硫化20_60min，优选为在145-155 °C、 0. 4-0. 55MPa下硫化25-35min。通过该方法进行硫化后，即可得到异型胶管前体。本领域中，采用上述方法进行硫化时，由于管坯直接暴露于蒸汽中，在硫化过程中，管坯表面会凝聚水，使最后得到的产品表面出现“水痕”。为了提高异型胶管产品的表观性能，优选情况下，可先将待硫化管坯置于模具中，然后将模具放置于蒸汽硫化罐中进行硫化，硫化条件与前述条件相同，得到异型胶管前体。硫化后，将异型胶管前体从模具中取出。在上述硫化方法中，模具可采用现有的各种模具，如常规的模压模具，只需将待硫化管坯外壁包围，并存在与待硫化管坯相应的凹槽使待硫化管坯在硫化过程中的形状保持稳定。得到异型胶管前体后即可进行脱芯。脱芯的方法可以为本领域技术人员公知的方法，如可以直接手动将管芯从异性胶管前体中取出。为了提高生产效率，也可以采用气动脱芯的方法进行。即将一连接至高压气源的脱芯管插入异型胶管前体与管芯之间，然后通入高压气体，使异型胶管前体与管芯分离，然后瞬即取出管芯即可。
由于异型胶管前体已经经过硫化处理，具有良好的回弹性。在脱芯过程中的处理不会对异型胶管产品的尺寸产生实质性影响。下面通过实施例对本发明作进一步的说明。在本发明实施例和对比例中采用的胶料配方均为100份三元乙丙橡胶、5. 0份氧化锌、1. 5份硬脂酸、80份补强剂、40份填充剂、2. 0份防老剂、50份软化剂、0. 5份硫磺、4. 5 份促进剂、2.0份加工助剂。将上述胶料配方的各种组分加入到密炼机(大连冰山橡塑机械有限公司)中，持续升温混炼5min ；当温度达到120°C时打开密炼机上顶栓，排气3次。然后关闭上顶栓，继续升温至130°C混炼:3min后排料，得到混炼胶。将混炼胶置于开炼机(大连冰山橡塑机械有限公司)上，升温至80°C，开炼 20min。得到胶料备用。实施例1本实施例用于说明本发明公开的管芯及异型胶管的制备方法。将胶料置于湛江设备有限公司生产的复合式挤出机中，在75°C下挤出，挤出速度为8m/min。经裁切后得到管坯Al，该管坯具有1个80°的弯角。取与管坯构型相应的管芯，其具有1个80°的弯角。该管芯为铝(热膨胀系数为 2. 3X IO-5oC -1)与无氧铜(热膨胀系数为1. 86X IO-7oC ―1)通过螺纹在弯角处连接而成。以该管芯对管坯进行穿芯处理，得到待硫化管坯。穿芯时以材质为铝的一端为前段，先穿入管坯的管腔中。将待硫化管坯置于蒸汽硫化罐中，于150°C、0. 4MPa下硫化30min。得到异型胶管前体。将异型胶管前体取出，采用手动脱芯方法将管芯取出，得到异型胶管Si。实施例2本实施例用于说明本发明公开的管芯及异型胶管的制备方法。异型胶管的制备方法与实施例1相同，不同的是采用铁(热膨胀系数为 1. 2X IO-5oC -1)与石英(热膨胀系数为5. 5X IO-7oC -1)通过螺纹在弯角处连接而成的管芯替换实施例1中的管芯。得到异型胶管S2。实施例3本实施例用于说明本发明公开的管芯及异型胶管的制备方法。将胶料置于湛江设备有限公司生产的复合式挤出机中，在75°C下挤出，挤出速度为Sm/min。经裁切后得到管坯A2，该管坯具有3个弯角，角度分别为65°、75°和85°。取与管坯构型相应的管芯，其具有3个弯角(角度分别为65°、75°和85° )。该管芯前段为铝(热膨胀系数为2. SXKT5Tr1)，后段为殷钢(热膨胀系数为2X KT6Tr1), 3个弯角将管芯中间分为第一过渡段(材质为铜，热膨胀系数为1.77 X KT5TT1)和第二过渡段(材质为铁，热膨胀系数为1.2X KT5TT1)。沿着管芯，前段、第一过渡段、第二过渡段和后段依次排列。管芯前段、第一过渡段、第二过渡段和后段相互之间通过螺纹在弯角处连接。以该管芯对管坯进行穿芯处理，得到待硫化管坯。穿芯时将前段先穿入管坯的管腔中。将待硫化管坯置于蒸汽硫化罐中，于160°C、0. 6MPa下硫化50min。得到异型胶管前体。将异型胶管前体取出，采用手动脱芯方法将管芯取出，得到异型胶管S3。实施例4本实施例用于说明本发明公开的管芯及异型胶管的制备方法。异型胶管的制备方法与实施例3相同，不同的是使用的管芯不同，本实施例中管芯为前段为铜(热膨胀系数为1. 77 X KT5TT1)，后段为锡(热膨胀系数为2 X KT6TT1), 3 个弯角将管芯中间分为第一过渡段(材质为铁，热膨胀系数为1.2X10_5 -1)和第二过渡段 (材质为高速钢，热膨胀系数为l.oxio+CT1)。沿着管芯，前段、第一过渡段、第二过渡段和后段依次排列。管芯前段、第一过渡段、第二过渡段和后段相互之间通过螺纹在弯角处连接。得到异型胶管S4。实施例5本实施例用于说明本发明公开的管芯及异型胶管的制备方法。异型胶管的制备方法与实施例3相同，不同的是使用的管芯不同，本实施例中管芯为前段为铝(热膨胀系数为2.3X10_5°C ―1)，后段为无氧铜(热膨胀系数为1.86X10_7°C _0，3个弯角将管芯中间分为第一过渡段(材质为铁，热膨胀系数为 1.2X IO-5oC -1)和第二过渡段(材质为高速钢，热膨胀系数为LOXlO-5oC -1)。沿着管芯， 前段、第一过渡段、第二过渡段和后段依次排列。管芯前段、第一过渡段、第二过渡段和后段相互之间通过螺纹在弯角处连接。同时，准备模具，该模具具有上模和下模。上模与下模向对应，并可结合安装。上模和下模之间的空间即为最后橡胶管的形状。经穿芯处理得到待硫化管坯后，当待硫化管坯置于模具中，合上上模。再将内部具有待硫化管坯的模具置于蒸汽硫化罐中进行硫化，硫化的方法与实施例3相同。得到异型胶管S5。对比例1本对比例用于说明现有技术中的异型胶管的制备方法。异型胶管的制备方法与实施例1相同，不同的是，采用现有的不锈钢管芯替代实施例1中的管芯进行穿芯处理。得到异型胶管D1。对比例2本对比例用于说明现有技术中的异型胶管的制备方法。异型胶管的制备方法与实施例3相同，不同的是，采用现有的不锈钢管芯替代实施例3中的管芯进行穿芯处理。得到异型胶管D2。对比例3本对比例用于对比说明本发明公开的异型胶管的制备方法。异型胶管的制备方法与实施例3相同，不同的是，在进行穿芯处理时，将管芯的后段先穿入管芯的管腔中。得到异型胶管D3。性能测试
根据上述制备得到的橡胶管S1-S5、Dl、D2和D3进行如下性能测试1、内径尺寸直接采用游标卡尺测量进行测量，GBT 9573(2003)橡胶、塑料软管及软管组合件尺寸测量方法；内径尺寸差值计算方法为前段尺寸与后段尺寸差值的绝对值；2、爆破性能按照GB/T 18948-2003，冷却系统用纯胶管和橡胶软管进行测试；3、疲劳性能按照GB/T 18948-2003，冷却系统用纯胶管和橡胶软管进行测试。上述测试的相应结果记入表1。表 权利要求
1.一种管芯，包括笔直的前段和后段，以及弯角；所述前段、弯角和后段依次连接，并且所述前段的热膨胀系数大于后段的热膨胀系数。
2.根据权利要求1所述的管芯，其特征在于，所述弯角角度不大于100°。
3.根据权利要求1或2所述的管芯，其特征在于，所述前段的热膨胀系数比后段的热膨胀系数大(l^xio+c-1。
4.根据权利要求3所述的管芯，其特征在于，所述前段的热膨胀系数为 (1. 2-3. 2) X10_5°C ―1，后段的热膨胀系数为(1-20) X10_7°C ―1。
5.根据权利要求1或4所述的管芯，其特征在于，所述前段材质为铜、铁、铝中的一种， 所述后段材质为殷钢、石英、无氧铜或锡中的一种。
6.根据权利要求1所述的管芯，其特征在于，所述弯角至少有2个，所述弯角之间通过过渡段连接；管芯上，前段、过渡段、后段的热膨胀系数依次递减。
7.根据权利要求6所述的管芯，其特征在于，所述过渡段至少有2个；沿管芯，从前段到后段的方向上，过渡段的热膨胀系数呈递减趋势。
8.—种异型胶管的制备方法，包括a、将胶料挤出，得到内部具有管腔的中空管坯；b、将管芯插入管坯的管腔中，得到待硫化管坯；其中所述管芯为权利要求1-7中任意一项所述的管芯，插入时使管芯前段先进入管腔；C、将待硫化管坯进行硫化，得到异型胶管前体；d、将管芯脱出，得到异型胶管。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述硫化的方法为将待硫化管坯置于蒸汽硫化罐中，于140-165°C、0. 2-0. 8MPa下硫化20_60min。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，在进行硫化之前，先将待硫化管坯置于模具中，然后将模具放置于蒸汽硫化罐中进行硫化。
全文摘要
本发明提供了一种管芯及异型胶管制备方法。该管芯包括笔直的前段和后段，以及弯角；所述前段、弯角和后段依次连接，并且所述前段的热膨胀系数大于后段的热膨胀系数。通过本发明公开的异型胶管制备方法制得的异型胶管的管径偏差小，提高了产品质量。
文档编号B29D23/00GK102198732SQ20101013302
公开日2011年9月28日 申请日期2010年3月23日 优先权日2010年3月23日
发明者孙敬, 宫建坤, 梁燕锐, 邹勇 申请人:比亚迪股份有限公司