專利名稱：致冷劑軟管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車和工業(yè)空調(diào)以及管送、冷卻和輸送致冷劑的相關(guān)零件用的致冷劑軟管。
背景技術(shù)：
汽車工業(yè)使用軟管輸送例如氟代烴和含氯氟烴的致冷劑。并且有一種趨勢是使用可替代的如二氧化碳和丙烷的致冷劑，這導(dǎo)致對可替代的軟管材料的需求。軟管通常具有由內(nèi)管、外皮和加強纖維層構(gòu)成的三層層狀結(jié)構(gòu)，外皮位于內(nèi)管向外的徑向上，加強纖維層設(shè)置在內(nèi)管和外皮之間。通常，內(nèi)管由丁腈橡膠(NBR)或氯磺化聚乙烯(CMS)形成。加強纖維層通常是通過編織如聚酯纖維、嫘縈纖維或尼龍纖維的有機絲形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。外皮一般由乙烯丙烯二烯橡膠(EPDM)或氯丁橡膠(CR)形成。
現(xiàn)有的多層軟管具有高度的柔韌性。由于橡膠材料具有這種性質(zhì)，因此能夠容易地加工軟管。另外，軟管沒有由有害的金屬物質(zhì)引起的惡化，有害的金屬物質(zhì)如來自在致冷或冷卻循環(huán)中使用的金屬管的金屬離子和/或金屬氯化物。
然而，橡膠材料通常趁于具有高透氣性，即低抗氣體透過性。提高傳統(tǒng)軟管的耐致冷劑滲透性的一種嘗試是使用尼龍作為軟管的內(nèi)管中的一層。令人遺憾地，具有尼龍內(nèi)層的軟管具有柔韌性降低的缺點。尼龍層也易于受到輸送的化學(xué)制品的腐蝕。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，利用本人的阻擋層軟管結(jié)構(gòu)可以提高耐致冷劑滲透性，以及減少致冷劑在管接頭/軟管界面的瀉漏。
發(fā)明概述已經(jīng)設(shè)計了新型樹脂，以擴大在軟的、非極性和硬的、剛性、極性產(chǎn)品之間的組合的范圍。過去，這些組合物不能通過共擠壓形成在一起，只能通過注射成型形成。利用較高的處理溫度和較長的材料接觸時間，能夠?qū)崿F(xiàn)TPV最內(nèi)層和尼龍阻擋層的其擠壓。這能夠獲得熱塑性硫化橡膠的性能和尼龍的優(yōu)點。本發(fā)明的軟管包括熱塑性硫化橡膠的最內(nèi)層管。熱塑性硫化橡膠最內(nèi)層管與作為第二管的柔性的聚酰胺阻擋層材料共擠壓。由熱固橡膠制成的第三管擠壓或壓延在聚酰胺阻擋層管的外面，而不需要化學(xué)浸蝕或液體粘結(jié)劑。接著是加強層，然后用EPDM外皮覆蓋加強層。
本發(fā)明的最內(nèi)層管從由熱塑性硫化橡膠構(gòu)成的成分形成，該硫化橡膠包含聚烯烴樹脂和一種或多種選自三元乙丙橡膠或EPDM橡膠和丁基橡膠中的一或多種橡膠。
合適的熱塑性硫化橡膠屬于符合如ASTM D-638和D-1566規(guī)定的物理要求的那些橡膠。本發(fā)明的熱塑性硫化橡膠表現(xiàn)出通常使用的硫化橡膠的物理性質(zhì)，并象通常的熱塑性樹脂一樣適合加工。
附圖簡要說明

圖1是本發(fā)明致冷劑輸送軟管的透視圖。
實施發(fā)明的最佳方式更具體地，本人的致冷劑軟管是一種阻擋層軟管，包括由至少一種熱塑性硫化橡膠形成的最內(nèi)層管和沿由聚酰胺材料形成的最內(nèi)層管徑向向外設(shè)置的至少一層背襯層。緊接著沿由橡膠材料形成的聚酰胺內(nèi)管徑向向外設(shè)置的至少一層背襯層的，是沿內(nèi)管徑向向外設(shè)置的加強層。最后，沿由橡膠材料制成的加強層徑向向外設(shè)置外皮。
圖1表示包括由熱塑性硫化橡膠制成的最內(nèi)層管1的致冷劑輸送軟管。繞著管1共擠壓形成由聚酰胺制成的內(nèi)層5。由熱固性橡膠制成的背襯層2包在管5上。接下來是背襯層4，該層由EPDM橡膠制成的外皮3覆蓋。
更具體地，最內(nèi)層管1一般是EPDM改性聚烯烴材料的熱塑性硫化橡膠。聚丙烯是特別優(yōu)選的聚烯烴。在按化學(xué)方式的共擠壓過程中，已被改性的所述聚烯烴成功地粘接到尼龍材料上。
EPDM是一種基于乙烯、丙烯和少量非共軛二烯的立體有擇直鏈三聚物的合成橡膠，所述非共軛二烯例如環(huán)狀或無環(huán)二烯。聚合物分子的非飽和部分從完全飽和的主鏈上懸垂下來。能用硫來硫化EPDM。在熱塑性硫化橡膠中，用于EPDM橡膠的合適的二烯是雙環(huán)戊二烯、亞乙基降冰片烯、1,4-己二烯等。
丁基橡膠可作為熱塑性硫化橡膠或丁基或IIR橡膠、氯化丁基或CI-IIR橡膠、溴化丁基或Br-IIR橡膠等的成分。較好的選擇是平均分子量為約35×104-45×104、氯化率為約1.1-1.3％的CI-IIR橡膠。
本發(fā)明的熱塑性硫化橡膠高度防水、耐熱抗老化、低蠕變、抗風(fēng)化和在高溫下能完全保持物理性能。與這種熱塑性硫化橡膠相當?shù)氖强蓮腁dvanced Elastomer System購買到的Santoprene和Exxon的Trefsin,Santoprene中的聚丙烯樹脂成分和EPDM橡膠成分均受到硫化處理，Trefsin中的聚丙烯用作樹脂成分，并與丁基橡膠一起用作熱固性成分。
Santoprene和其它熱塑性硫化橡膠具有極好的抗壓縮永久變形性。因此，可獲得極好的連接保持(在連接處密封)。典型的EPDM配方如下EPDM配方材料份數(shù)EPDM93CSM(氯磺化聚乙烯) 7高補強黑(炭黑) 20低補強黑(炭黑) 65硅 20Ricobond1756 10抗氧化劑2過氧化物9氧化鋅 5間苯二酚/硬脂酸 7.5石蠟油 30271.5TPV的典型性能聚烯烴EPDM最內(nèi)層硬度70-80(肖氏)表觀比重0.980拉伸強度960psi斷裂延伸率 240％
用于阻擋層5的聚酰胺樹脂可從諸如尼龍6、玻璃強化尼龍6、尼龍6和尼龍6,6的混合物、尼龍12和改性尼龍12材料的均聚物中選擇。能用合適的聚烯烴材料使尼龍6或尼龍12改性，以進一步增進對TPV的粘結(jié)性。
尼龍6或尼龍12的典型性能是阻擋層材料表觀比重 1.08拉伸強度 5800psi斷裂延伸率340％彎曲模量 200,000psi抗彎強度 8000psi硬度 74(D-Scale)內(nèi)管2由單橡膠層或復(fù)橡膠層構(gòu)成，橡膠層由例如乙烯丙烯二烯橡膠(EPDM)、氯化異丁二烯-異戊二烯橡膠(CI-IIR)、氯化聚乙烯(CPE)的橡膠材料以及通常用于橡膠管內(nèi)層的例如丁腈橡膠(NBR)或氯硫化聚乙烯(CSM)的橡膠材料形成。內(nèi)管2優(yōu)選為鹵化橡膠，例如溴化丁基橡膠。
加強層4可以是纖維層，一般用作常規(guī)橡膠軟管的加強層。例如，通過編織、卷繞或針織主要由合成纖維構(gòu)成的細絲形成纖維層4，合成纖維例如玻璃纖維、鋼纖維、聚酯纖維或aramid纖維。
外皮3由與內(nèi)管2相同的材料制成，優(yōu)選是EPDM。
在優(yōu)選實施例中，Santoprene(由聚丙烯和熟化EPDM合成橡膠的連續(xù)相構(gòu)成)的內(nèi)管與柔性尼龍6或尼龍12(用聚丙烯改性)阻擋層一起共擠壓。一層EPDM或溴化丁基橡膠擠壓或壓延在整個阻擋層材料上。該熱固性橡膠已被化合，為了是粘結(jié)到熱塑性阻擋層材料上，而不需要化學(xué)侵蝕或液體粘結(jié)劑。增強物是經(jīng)過化學(xué)處理以便粘結(jié)到相鄰的熱固性橡膠材料上的細絲聚酯材料。軟管的外皮由以EPDM為基的熱固性材料構(gòu)成。
該結(jié)構(gòu)提供了下述獨特的加工特征。能夠共擠壓熱塑性橡膠和熱塑性阻擋層材料。而且，在制造過程中不需要使用液體粘結(jié)劑。該工藝可供無型芯結(jié)構(gòu)使用。
在軟管結(jié)構(gòu)中使用TPV/尼龍6或尼龍12組合的優(yōu)點是·組合物的工作溫度為-76至274°F。
·沒有底層涂料或粘接所需粘結(jié)劑或材料。
·不需要結(jié)構(gòu)用型芯。
·內(nèi)管與各種致冷劑液體匹配。
例1剝離強度-Santoprene/尼龍管用Santoprene內(nèi)管與尼龍背襯層一起生產(chǎn)共擠壓管。
結(jié)果尼龍是卡普綸8203(尼龍6的擠壓等級)。
分析兩個等級的Santoprene291-60PA和291-85PA。
擠壓數(shù)據(jù)擠壓機Santoprene-1 1/4″David標準24∶1 L/D尼龍-1 1/4″David標準20∶1 L10十字頭GENCA Model E5450工具Pin-.728″OD Die-.900″ID溫度分/條件Zone1 Zone2 Zone3 Zone4 Head Die RPM1 1/2″Davis Std. 355F 365F 385F 385F 465F 450F 621″GENCA525F 550F 550F …30試驗過程管形樣品被剖開，尼龍外皮材料從樣品的一端離Santoprene約一英寸，以便放置在拉伸試驗機夾具中。
結(jié)果構(gòu)成 291-60PA 291-85PA卡普綸8203卡普綸8203剝離強度(磅/英寸)樣品A13.0 15.2樣品B17.8 22.7樣品C15.1 16.2平均 15.3 18.0
兩種內(nèi)管組合的粘結(jié)性質(zhì)均為極好。大多數(shù)致冷規(guī)程要求在最內(nèi)層橡膠和熱塑性背襯層之間具有較大的粘結(jié)值(6-101bf/in)。上述數(shù)據(jù)表明本發(fā)明的軟管具有更高的剝離強度。
例Ⅱ按照例1構(gòu)成的阻擋層軟管具有下面的條件Santoprene內(nèi)管，改性尼龍12阻擋層，EPDM背襯層，聚酯絲加強層和EPDM外皮材料。橡膠EPDM型芯用于制作目的。
特殊加工提示1.在EPDM型芯(0.600″)上共擠壓191-85PA Santoprene和X51283尼龍12(由EMS American Grilon,Inc.提供)。
Santoprene在176°F干燥6小時，尼龍在176°F干燥6小時。
Santoprene在-360°F至480°F擠壓成型，軟化溫度為500°F。
X51328在-400°F至435°F擠壓成型，軟化溫度為455°F。
2．擠壓薄EPDM背襯層(具有粘結(jié)劑-Aeroquip Part#30992-)。
3．編織(24導(dǎo)紗器Karg)由Bidd提供的經(jīng)梅格納熔接處理的聚酯絲1000/2-3。
4．擠壓EPDM外皮。
5．盤繞并熟化。
特殊工藝或數(shù)據(jù)要求規(guī)格I.D.-0.600″管-0.030″規(guī)格阻擋層-0.010″規(guī)格背襯層-0.015″規(guī)格外皮-0.075″規(guī)格Santoprene191-85PA和尼龍12X51283共擠壓在1.25英寸Genca擠壓機上以20RPM加工尼龍。在1.25英寸Davis標準擠壓機上以52.8RPM加工Santoprene。編織操作40緯紗/5英寸。EPDM擠壓溫度范圍從150℃(zone1)直到190℃(模壓/軟化溫度為190℃的zone4)。在固化循環(huán)之前將軟管適當?shù)谋P繞好，軟管在315°F固化30分鐘。結(jié)果表明，在Santoprene和尼龍12材料的粘結(jié)試驗過程中，Santoprene層相當好地粘結(jié)到阻擋層材料上?？傊?，Santoprene材料充分地粘結(jié)到尼龍12上。Santoprene的尺寸整體性看起來隨著固化循環(huán)保持完整。Santoprene在固化循環(huán)過程中看起來是在流動，這導(dǎo)致尼龍阻擋層材料開始流入由編織物產(chǎn)生的空隙中。而且，EPDM外皮材料良好地粘結(jié)到編織層上。
例Ⅲ除了在尼龍和編織層之間的背襯層是溴化丁基橡膠以外，按照例Ⅱ構(gòu)成另一軟管。溴化丁基橡膠良好地粘結(jié)在尼龍層上，但不如例Ⅱ的EPDM好。由于溴化丁基橡膠沒有同樣地粘結(jié)到尼龍阻擋層材料上，軟管結(jié)構(gòu)優(yōu)選是EPDM(用Ricobond)背襯層。
除了上述討論的實施例以外，顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)ι鲜霭l(fā)明作出各種改進和變化而不背離本發(fā)明的實質(zhì)和范圍。
權(quán)利要求
1．一種致冷劑輸送軟管，是一種阻擋層軟管，包括由至少一種熱塑性硫化橡膠形成的最內(nèi)層管；由聚酰胺材料形成的沿最內(nèi)層管徑向向外設(shè)置的至少一個阻擋層材料；由橡膠材料形成的沿聚酰胺內(nèi)管徑向向外設(shè)置的至少一個背襯層材料；沿內(nèi)管徑向向外設(shè)置的一加強層；由橡膠材料制成的沿加強層徑向向外設(shè)置的一外皮。
2．按照權(quán)利要求1的軟管，其中熱塑性硫化橡膠是聚烯烴以及EPDM橡膠和丁基橡膠中的一種或多種橡膠。
3．按照權(quán)利要求1的軟管，其中熱塑性硫化橡膠是聚丙烯和EPDM橡膠。
4．按照權(quán)利要求1的軟管，其中聚酰胺內(nèi)管是純尼龍6或改性尼龍6。
5．按照權(quán)利要求1的軟管，其中聚酰胺內(nèi)管是尼龍6。
6．按照權(quán)利要求1的軟管，其中橡膠內(nèi)管是EPDM或鹵化丁基橡膠。
7．按照權(quán)利要求1的軟管，其中橡膠內(nèi)管是溴化丁基橡膠。
8．按照權(quán)利要求1的軟管，其中加強層是由玻璃、鋼、聚酯、酰胺、尼龍或嫘縈纖維形成的編織、卷繞或針織的絲。
9．按照權(quán)利要求1的軟管，其中加強層由編織的聚酯纖維制成。
10．按照權(quán)利要求1的軟管，其中外皮是EPDM橡膠或鹵化丁基橡膠。
11．按照權(quán)利要求1的軟管，其中橡膠內(nèi)管是EPDM橡膠。
12．按照權(quán)利要求1的軟管，其中外皮是EPDM橡膠。
13．一種致冷劑輸送軟管，是一種阻擋層軟管，包括由聚丙烯和EPDM橡膠的熱塑性彈性體形成的一最內(nèi)層管；由尼龍6或尼龍12形成的沿最內(nèi)層管徑向向外設(shè)置的至少一個內(nèi)管；由EPDM橡膠形成的沿聚酰胺內(nèi)管徑向向外設(shè)置的至少一個內(nèi)管；沿橡膠內(nèi)管徑向向外設(shè)置的由聚酯編織物形成的一加強層；由EPDM橡膠制成的沿加強層徑向向外設(shè)置的一外皮。
14．一種致冷劑輸送軟管，是一種阻擋層軟管，包括由聚丙烯和EPDM橡膠的熱塑性彈性體形成的最內(nèi)層管；由尼龍6或尼龍12形成的沿最內(nèi)層管徑向向外設(shè)置的至少一個內(nèi)管；由溴化丁基橡膠形成的沿聚酰胺內(nèi)管徑向向外設(shè)置的至少一個內(nèi)管；沿橡膠內(nèi)管徑向向外設(shè)置的由聚酯編織物形成的一加強層；由EPDM橡膠制成的沿加強層徑向向外設(shè)置的一外皮。
全文摘要
本裝置是空調(diào)用軟管,是一種阻擋層軟管。該軟管包括熱塑性硫化橡膠制成的最內(nèi)層管(1)。熱塑性硫化橡膠制成的最內(nèi)層管與作為第二管(5)的柔性聚酰胺共擠壓。熱固性橡膠制成的背襯(2)擠壓或壓延在聚酰胺阻擋層上。接著是加強層(4),然后用EPDM外皮(3)覆蓋加強層。
文檔編號B32B1/08GK1314979SQ998101
公開日2001年9月26日 申請日期1999年4月13日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月10日
發(fā)明者S·P·坎普貝爾 申請人:艾羅奎普有限公司