低延伸率多層軟管及其製造方法

2023-09-24 12:49:40

低延伸率多層軟管及其製造方法
【專利摘要】本發明提供了一種低延伸率多層軟管及其製造方法。該方法包括以下步驟：製造軟管的第一層、第二層和第三層；將第一層引入第三層內；對第一層與第三層硫化，沿大致平行於其長度的方向對第一層與第三層進行拉伸；將第二層引入已硫化的第一層與第三層內，硫化。本發明可以有效地降低多層軟管的延伸率，同時保持其回彈性能，從而提升多層軟管的使用性能。
【專利說明】低延伸率多層軟管及其製造方法
[0001]【技術領域】:
本發明涉及一種低延伸率多層軟管及其製造方法，特別的涉及一種低延伸率流體輸送多層軟管及其製造方法，更特別的涉及一種低延伸率頁巖油氣開採用壓裂液輸送多層軟管及其製造方法，屬於流體傳送裝備【技術領域】。
[0002]【背景技術】:
目前開採頁巖油氣通常使用的是水力壓裂技術，此技術是利用壓裂液壓裂巖石層，以釋放頁巖油氣。運輸壓裂液需要使用中長距離的輸送管道，目前常用的輸送管道主要是軟管。
[0003]軟管具有承壓高，輸送流量大，連接方便，耐候性耐化學性好，能適應不同地形地貌，在非使用狀態時呈扁平狀，易收卷，貯藏運輸體積小等優點。現有的流體輸送軟管通常由多層構成，最外層與地面接觸，起保護作用；中間層，也叫增強層，通常由纖維編織而成，起增強管道強度的作用；最內層與所輸送的液體接觸，通常由耐腐蝕的材料所製造。
[0004]
【發明內容】
:
現有的軟管制造方法可以選擇共擠法或者翻帶法。翻帶法製作相對簡單，單位時間產量高，設備投資較少，生產出的軟管尺寸穩定性好，在使用後具有良好的回彈性能。在使用中，流體的壓力通常會使翻帶法所製造的軟管的長度增加。
[0005]本發明的目的是提供一種低延伸率多層軟管及其製造方法，可以有效地降低生產的軟管的延伸率，同時保持其回彈性能，從而提升多層軟管的使用性能。
[0006]以未受到管內流體壓力作用時軟管長度為初始長度，軟管的延伸率是指，在受到力的作用時，軟管長度與初始長度的差值與初始長度的比值。
[0007]如本說明書和貫穿下面的權利要求書中所使用的那樣，「一」、「一個」和「一種」和「該」也旨在包括複數形式，除非上下文明確指示其他情形。此處使用了術語「包括」與「包含」旨在包括已標識的方法的步驟或元素，但是這樣的步驟或元素不構成排它性的列表，方法或設備可以包含額外的步驟或元素。
[0008]以下，為不失一般性，描述多層軟管結構時，使用「第一層」、「第二層」、「第三層」這些名詞，這些名詞僅表示所指代部件在文中出現的次序，並非限定其在軟管中的位置，同時，「第一層」、「第二層」、「第三層」類似的名詞本身並不明示或暗示所述的該層為單一結構，該層也可以為複合結構。
[0009]低延伸率多層軟管的製造方法，該方法包括以下步驟:
(1)製造軟管的第一層:第一層的原料可以使用高分子塑料、天然橡膠、合成橡膠等。第一層的製造可以採用本領域技術人員所熟知的方法，包括但不限於擠出法。可選的，該層可附帶膠黏劑；
(2)製造軟管的第二層:第二層的原料可以使用高分子塑料、天然橡膠、合成橡膠等，其具體化學組分可以與第一層一樣，也可以不同。第二層的製造可以採用本領域技術人員所熟知的方法，包括但不限於擠出法。可選的，該層可附帶膠黏劑；
(3)分別將步驟(I)和步驟(2)中得到的第一層與第二層進行表面處理:第一層與第二層的表面處理方法可以相同也可以不同；
(4)製造第三層:第三層可以由纖維通過編織、熱粘、化學粘合等在內的方法製造，其中纖維可選用棉纖維、麻纖維、羊毛纖維等天然纖維或尼龍纖維、滌綸纖維、芳綸纖維等合成纖維等；
(5)第一層和第三層之間的粘接:將步驟(3)中進行表面處理後的第一層通過使用牽引機或其他牽引方式，引入第三層內部，使第一層的外表面與第三層的內表面接觸，並對第一層與第三層進行硫化，硫化的方式可以是室溫硫化，也可以是熱硫化或者冷硫化等，其操作方式隨第一層與第三層的化學組分與性質變化而變化，這裡高溫氣體可以為熱空氣、高壓水蒸汽或其他氣體。在這一步驟中，可以選擇對軟管進行拉伸；
(6)翻帶:根據需要，可以選擇對步驟(5)的產物進行內外翻轉，使第一層由內層變成外層，翻轉的方式可以是通過流體的壓力、機械牽引或其他方式。在翻帶後，可以根據需要，選擇將產物進行表面輥孔。
[0010](7)第二層和第三層之間的粘接:將步驟(3)中進行表面處理後的第二層通過使用牽引機或其他牽引方式，引入步驟(6)得到的產物中，並硫化。硫化的方式可以與步驟
(5)中的硫化方式相同或不同。硫化方式可以是室溫硫化，也可以是熱硫化或者冷硫化等，其具體操作方式隨第二層與第三層的化學組分與性質變化而變化，這裡高溫氣體可以為熱空氣、高壓水蒸汽或其他氣體。這一步驟中，可以根據需要，對軟管進行拉伸。
[0011]對管體進行拉伸的操作可以在步驟(5)與步驟(7)中的任何一個步驟中進行，也可在步驟(5 )與步驟(7 )中都進行。在這兩個步驟中，拉伸的步驟與方式可以相同，也可以不同。
[0012]拉伸的具體步驟可以有多種，包括但不限於以下示例:預先設定管體在拉伸後的伸長量，一次性拉伸直到管體到達該長度值，停止拉伸後可選擇維持一段時間；預先設定管體在多次拉伸中的每次伸長量與總伸長量，然後通過多次拉伸直到管體到達總伸長量，停止拉伸後可選擇維持一段時間；將管體一端與一個物體連接，預先設定一個作用在管體上的拉力的數值,保持該拉力大小不變,通過該物體拉伸管體,直到管體不再被拉長,停止拉伸後可維持該長度一段時間。
[0013]拉伸的方式可以是機械牽引、擠壓或其他方法。機械牽引可以是通過牽引機實現，也可通過其他方式。當使用牽引機時，可以固定管體的一端，連接牽引機與管體的另一端，通過牽引機對管體施加牽引力；也可以在兩端通過牽引機同時對管體施加牽引力；也可以在管體上的多個位置同時施加牽弓I力；也可以在整個或幾乎整個管體上以近似均勻的方式施加牽引力。擠壓的方式可以是利用剛性的物體，對管道產生壓力，導致其長度增加，例如通過下述方法實現:在管體外安裝一個或多個物體，該物體定義了一個尺寸小於管體口徑的孔隙，通過使管體穿過該孔隙，利用物體與管體之間的摩擦力實現管體的拉伸。其他方法包括對管體施加牽弓I力、摩擦力形式以外的力，其結果是導致管體的長度增加。
[0014]以上對拉伸操作的描述僅僅是具體的示例，不應被視為是唯一可行的實施方案。顯然，對於本領域的專業人員來說，在了解拉伸操作的基本原理後，可能在不背離這一原理的情況下，對實施拉伸的具體步驟與方式進行形式和細節上的各種修正和改變，但是這些修正和改變仍在以上描述的範圍之內。
[0015]有益效果: 1.本技術方案可以有效地降低多層軟管在工作中的延伸率。例如，未採用拉伸方法製造的多層軟管，在工作壓力下的延伸率可能>4%，而根據本技術方案製造的多層軟管，在工作壓力下的延伸率可< 1%。
[0016]2.根據本技術方案製造的多層軟管具有良好的口徑回彈性能，使用中多層軟管口徑具有穩定性，在撤除液體壓力後，可以基本恢復到原始口徑。
[0017]【具體實施方式】:
實施例1:
本實施例的低延伸率多層軟管的製造方法包括以下步驟:
(1)擠出製造帶有膠黏劑層的第一層:第一層粒料和膠黏劑粒料經由兩臺擠出機擠出到一共擠模具中，共擠出來的複合層經過冷卻，牽引壓扁而成扁平管即為帶有膠黏劑層的第一層，其中膠黏劑層厚度為0.10-0.35_，第一層厚度為0.5-4.0_，第一層採用TPU (熱塑性聚氨酯)粒料或者TPU/PVC (聚氯乙烯)合金，所述的TPU/PVC合金中重量比例TPU:PVC=10:0-70 ；
(2)擠出製造帶有膠黏劑層的第二層:第二層粒料和膠黏劑粒料經由兩臺擠出機擠出到一共擠模具中，共擠出來的複合層經過冷卻，牽引壓扁而成扁平管即為帶有膠黏劑層的第二層，其中膠黏劑層厚度為0.10-0.35mm，第二層厚度為0.5-4.0mm，第二層採用TPU粒料或者TPU/PVC合金或者PVC或者PVC/ 丁腈橡膠，所述的TPU/PVC合金中以重量計TPU:PVC=10:0-70 ;所述的PVC/ 丁腈橡膠中以重量計PVC:丁腈橡膠=100:0-70 ；
(3)分別將步驟(I)和步驟(2)中得到的半成品進行表面處理:將其浸入二苯基甲烷二異氰酸酯(簡稱MDI，本實施例中採用巴斯夫M20S)作為固化劑和乙酸乙酯作為溶劑按10-30:70-90的重量比例配成的溶液中進行物理滲透後備用；
(4)製造第三層:按產品設計規格，將經線和緯線編織為管狀的第三層，第三層厚度
1.5-5.0mm，其中經線和緯線採用滌綸、尼龍、芳綸中的一種或者兩種的組合；
(5)第一層和第三層之間的粘接:將步驟(3)中進行表面處理後的帶有膠黏劑層的第一層牽引進管狀第三層，兩端固定通入壓力為0.10-0.35MPa的蒸汽，在軟管表面溫度達到120 ° C後，通過牽弓I機對軟管進行拉伸，拉伸的延伸率為5%，4-10分鐘後，排蒸汽通空氣保壓冷卻至要求的溫度；
(6)翻帶:使步驟(5)的產品內層變成外層；
(7)第二層和第三層之間的粘接:將步驟(3)中進行表面處理後的帶有膠黏劑層的第二層牽引進步驟(6)得到的產品中，兩端固定通入壓力為0.10-0.35MPa的蒸汽，4_10分鐘後，排蒸汽，通空氣保壓，冷卻至要求的溫度。
[0018]實施例2:
本實施例的低延伸率多層軟管的製造方法包括以下步驟:
(1)擠出製造帶有膠黏劑層的第一層:第一層粒料和膠黏劑粒料經由兩臺擠出機擠出到一共擠模具中，共擠出來的複合層經過冷卻，牽引壓扁而成扁平管即為帶有膠黏劑層的第一層，其中膠黏劑層厚度為0.10-0.35_，第一層厚度為0.5-4.0_，第一層採用TPU (熱塑性聚氨酯)粒料或者TPU/PVC (聚氯乙烯)合金，所述的TPU/PVC合金中重量比例TPU:PVC=10:0-70 ；
(2)擠出製造帶有膠黏劑層的第二層:第二層粒料和膠黏劑粒料經由兩臺擠出機擠出到一共擠模具中，共擠出來的複合層經過冷卻，牽引壓扁而成扁平管即為帶有膠黏劑層的第二層，其中膠黏劑層厚度為0.10-0.35mm，第二層厚度為0.5-4.0mm，第二層採用TPU粒料或者TPU/PVC合金或者PVC或者PVC/ 丁腈橡膠，所述的TPU/PVC合金中以重量計TPU:PVC=10:0-70 ;所述的PVC/ 丁腈橡膠中以重量計PVC:丁腈橡膠=100:0-70 ；
(3)分別將步驟(I)和步驟(2)中得到的半成品進行表面處理:將其浸入二苯基甲烷二異氰酸酯(簡稱MDI，本實施例中採用巴斯夫M20S)作為固化劑和乙酸乙酯作為溶劑按10-30:70-90的重量比例配成的溶液中進行物理滲透後備用；
(4)製造第三層:按產品設計規格，將經線和緯線編織為管狀的第三層，第三層厚度
1.5-5.0mm，其中經線和緯線採用滌綸、尼龍、芳綸中的一種或者兩種的組合；
(5)第一層和第三層之間的粘接:將步驟(3)中進行表面處理後的帶有膠黏劑層的第一層牽引進管狀第三層，兩端固定通入壓力為0.10-0.35MPa的蒸汽，4_10分鐘後，排蒸汽通空氣保壓冷卻至要求的溫度；
(6)翻帶:使步驟(5)的產品內層變成外層；
(7)第二層和第三層之間的粘接:將步驟(3)中進行表面處理後的帶有膠黏劑層的第二層牽引進步驟(6)得到的產品中，兩端固定通入壓力為0.10-0.35MPa的蒸汽，在軟管表面溫度達到120° C後，通過牽引機對軟管進行拉伸，拉伸的延伸率為5%，4-10分鐘後，排蒸汽，通空氣保壓，冷卻至要求的溫度。
[0019]實施例3:
本實施例與實施例1的不同之處在於:本實施例還包括在步驟(6)之後進行表面輥孔的步驟。
[0020]實施例4:
本實施例與實施例1的不同之處在於:本實施例中的第三層是採用棉纖維、麻纖維、羊毛纖維等天然纖維製造的。
[0021]實施例5:
本實施例與實施例1的不同之處在於:本實施例的低延伸率多層軟管的製造方法為:當第一層和第三層之間通蒸汽硫化時，在軟管表面溫度達到125° C後，對軟管進行拉伸，拉伸的延伸率為3%。
[0022]實施例6:
本實施例與實施例1的不同之處在於:本實施例的低延伸率多層軟管的製造方法為:當第一層和第三層之間通蒸汽硫化時，在軟管表面溫度達到126° C後，對軟管進行拉伸，拉伸的延伸率為1%。
[0023]實施例7:
本實施例與實施例1的不同之處在於:本實施例的低延伸率多層軟管的製造方法為:當第一層和第三層之間通蒸汽硫化時，在軟管表面溫度達到125° C後，對軟管進行拉伸，拉伸的延伸率為5%。
[0024]實施例8:
本實施例與實施例1的不同之處在於:本實施例的低延伸率多層軟管的製造方法為:當第一層和第三層之間通蒸汽硫化時，在軟管表面溫度達到122° C後，對軟管進行拉伸，拉伸的延伸率為2%。
[0025]可以理解，上文所描述的優點可以涉及一個實施例或可以涉及多個實施例。各實施例不限於解決所述問題中的任一個或全部的實施例或具有所述好處和優點中的任一個或全部的實施例。
[0026]此處所描述的方法的步驟可以在適當的情況下以任何合適的順序，或同時實現。另外，在不偏離此處所描述的主題的精神和範圍的情況下，可以從任何一個方法中刪除各單獨的步驟。上文所描述的任何示例的各方面可以與所描述的其他示例中的任何示例的各方面相結合，以構成進一步的示例，而不會丟失尋求的效果。
[0027]以上的描述僅僅是本發明的具體實施例，不應被視為是唯一的實施例。顯然，對於本領域的專業人員來說，在了解本
【發明內容】
和原理後，都可能在不背離本發明原理、結構的情況下，進行形式和細節上的各種修正和改變，但是這些修正和改變仍在本發明的權利要求保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種低延伸率多層軟管的製造方法，其特徵是:該方法包括以下步驟: 製造軟管的第一層、第二層和第三層； 將第一層引入第三層內； 對第一層與第三層硫化，沿其長度的方向對第一層與第三層進行拉伸； 將第二層引入已硫化的第一層與第三層內，硫化。
2.根據權利要求1所述的低延伸率多層軟管的製造方法，其特徵是:所述的拉伸是採用牽引拉伸的方法完成。
3.根據權利要求1或2所述的低延伸率多層軟管的製造方法，其特徵是:該製造方法還包括在對第一層與第三層硫化的步驟之後進行內外翻轉的步驟。
4.根據權利要求3所述的低延伸率多層軟管的製造方法，其特徵是:該製造方法還包括在對第一層與第三層進行內外翻轉的步驟之後進行表面輥孔的步驟。
5.根據權利要求1或2或4所述的低延伸率多層軟管的製造方法，其特徵是:第一層與第二層中的至少一層是通過擠出方法製造的。
6.根據權利要求1或2或4所述的低延伸率多層軟管的製造方法，其特徵是:第一層和/或第二層包含TPU、PVC、天然橡膠與合成橡膠中的至少一種材料。
7.根據權利要求1或2或4所述的低延伸率多層軟管的製造方法，其特徵是:第三層包含天然纖維、合成纖維或其混合物。
8.一種採用權利要求1-7之一的方法所製得的低延伸率多層軟管，其特徵是:所述的多層軟管的延伸率不大於1%。
9.一種低延伸率多層軟管的製造方法，其特徵是:該方法包括以下步驟: 製造軟管的第一層、第二層和第三層； 將第一層引入第三層內，對第一層與第三層硫化； 將第二層引入已硫化的第一層與第三層內； 對第二層、第一層與第三層硫化，沿大致平行於其長度的方向進行拉伸。
10.根據權利要求9所述的低延伸率多層軟管的製造方法，其特徵是:拉伸後多層軟管所增加的長度相對於未拉伸時長度的比例為1%至5%。
【文檔編號】B29D23/00GK104385647SQ201410416798
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年8月22日 優先權日:2014年8月22日
【發明者】沙月華, 周杉鴻, 劉鳴, 王東輝 申請人:五行材料科技（江蘇）有限公司