通過玻璃纖維簾線織物加強的耐火軟管的製作方法

2023-07-24 08:28:31 2

通過玻璃纖維簾線織物加強的耐火軟管的製作方法
【專利摘要】一種耐火軟管，所述耐火軟管具有：含腈橡膠內部管層；兩個加強層片；上膠的玻璃纖維單向簾線織物的一個或更多個絕緣層片，所述一個或更多個絕緣層片相對於所述軟管縱向軸線以40-60度的範圍中的螺旋角螺旋狀地纏繞並且每一個加強層片的邊緣重疊達到大約0.5英寸；加強層片和絕緣層片之間的可選的橡膠襯墊或聯結層；和氯丁橡膠外部覆蓋層。該軟管可以具有一個或更多個螺旋線，該一個或更多個螺旋線諸如在兩個加強層之間嵌在該軟管中。該軟管當根據包括第一點修改的BS ISO 15540:1999被測試時成功地通過耐火測試。
【專利說明】通過玻璃纖維簾線織物加強的耐火軟管

【技術領域】
[0001] 本發明總體涉及加強的軟管，更特別地涉及耐火軟管構造，並且具體地涉及通過 玻璃纖維簾線織物加強的橡膠軟管。

【背景技術】
[0002] 具有橡膠層和諸如聚醋和尼龍的纖維的盤旋的或編織的織物加強的常規軟管在 存在15(TCW上溫度的熱源的情況下或當暴露到明火時失去它們的性能。增加軟管的耐熱 性或耐火性的一種途徑是包括加強層和熱源之間的絕緣層。該種途徑的例子在授予化itz 等人的美國專利No. 3, 223, 565中被教導。化itz等人在編織的聚醋加強層和娃樹脂彈性體 的內部襯裡之間引入玻璃纖維簾線織物的兩個中間熱絕緣層。獲得的軟管據說傳送被加熱 到615° F(324°C)的熱空氣。
[0003] 該途徑的另一例子在授予Nann巧等人的美國專利公開No. 2006/0151043A1中被 教導。Nanney等人教導添加娃樹脂的成一體的外部防火套管層，該外部防火套管層可W用 玻璃纖維被加強，與諸如聚醜亞胺的高烙點熱塑性層一起包圍金屬加強層，用於金屬加強 層和芯管之間的熱絕緣。該軟管據說在根據SAE AS1055的耐火測試中在400-500砂的範 圍中失效。
[0004] 如船舶用燃料軟管標準BS EN ISO 7840中規定的，用於燃料系統的常規船舶用軟 管必須耐火到至少2. 5分鐘。需要的是一種軟管組件，該軟管組件具有如船舶用軟管標準 BS ISO 15540中規定的優秀的耐火品質。需要的是一種軟管組件，該軟管組件可W經受持 續30分鐘的800±5(TC火焰溫度下的耐火測試，此後是持續2分鐘的環境溫度下的試驗壓 力測試。


【發明內容】

[0005] 本發明涉及提供軟管組件的系統和方法，該軟管組件可W滿足具有第一點修改的 耐火標準BS ISO 15540:1999,並且因此可W經受持續30分鐘的800 +5(TC火焰溫度下的 耐火測試，之後是持續2分鐘的環境溫度下的試驗壓力測試。本發明也提供耐火軟管，該耐 火軟管相對於常規設計的類似軟管具有增強的壓力等級。
[0006] 本發明涉及一種耐火軟管，該耐火軟管具有；橡膠內部管層；玻璃纖維單向簾線 織物的兩個加強層片，所述兩個加強層片相對於所述軟管縱向軸線W 40-60度的範圍中的 螺旋角螺旋狀地纏繞並且每一個加強層片的邊緣重疊達到大約0. 5英寸；玻璃纖維單向簾 線織物的一個或更多個絕緣層片，所述一個或更多個絕緣層片相對於所述軟管縱向軸線W 40-60度的範圍中的螺旋角螺旋狀地纏繞並且每一個層片的邊緣重疊達到大約0. 5英寸； 和橡膠外部覆蓋層。該軟管可W在加強層片和絕緣層片之間具有橡膠襯墊層。
[0007] 根據本發明的實施例，該軟管可W具有氯下橡膠成分的外部覆蓋層。內部管層可 W為含膳橡膠成分。橡膠襯墊層可W是聚氯下帰。玻璃纖維單向簾線織物的層片的一個或 更多個或所有可W被上膠。
[0008] 該創造性軟管在至少30分鐘暴露到火期間不洩漏W 5 + 0. 2己加壓的78-85C水， 其中火焰W 800±5(TC的火焰溫度包圍測試樣品。在所述30分鐘暴露到火之後，當在環境 溫度下被加壓到至少10己的試驗壓力持續兩分鐘時，暴露的軟管也沒有洩漏。
[0009] 該創造性軟管可W不包括有機聚合物纖維的另外紡織加強層。該創造性軟管可W 沒有娃樹脂橡膠層。該創造性軟管可W沒有熱塑性聚合物層、含氣聚合物層和編織的或盤 旋的金屬纖維層。
[0010] 該創造性軟管也可W具有用於抗塌陷的一個或更多個螺旋線。所述螺旋線可W在 所述兩個加強層之間被嵌在所述軟管中。該軟管也可W具有波紋狀外表面。
[0011] 前面已經相當廣泛地概述本發明的特徵和技術優點W便下面的本發明的詳細描 述可W被更好地理解。下面將描述本發明的另外特徵和優點，該另外特徵和優點形成本發 明的權利要求的主題。本領域技術人員應當理解，公開的構思和具體實施例可W容易地用 作基礎W便修改或設計用來執行本發明的相同目標的其它結構。本領域技術人員也應當認 識到，該種等同構造不偏離如所附權利要求中闡述的本發明的精神和範圍。關於其組織和 操作方法的被認為是本發明的特性的新穎特徵與另外的目標和優點一起當結合附圖被考 慮時將從W下描述被更好地理解。然而，應當清楚地理解，該圖的每一個僅僅被提供用於說 明和描述的目的並且不意圖作為本發明的界限的定義。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 其中相似的附圖標記指定相似的部分的被併入並且形成本說明書的一部分的附 圖示出本發明的實施例，並且與描述一起用於說明本發明的原理。在附圖中：
[0013] 圖1是本發明的實施例的部分斷開的部分剖視圖；並且
[0014] 圖2是用於耐火的測試方法的示意圖。

【具體實施方式】
[0015] 圖1示出根據本發明的實施例的典型的軟管。軟管10包括內部管12,外部覆蓋件 14,兩個玻璃纖維加強層16和17,襯墊層18,和四個玻璃纖維絕緣層21、22、23和24。圖1 的實施例也具有可選的螺旋線圈27 W便改善抗塌陷性和抗壓碎性。根據本發明，玻璃纖維 加強層和絕緣層優選地為玻璃纖維輪胎簾線織物的螺旋狀纏繞條材。玻璃纖維輪胎簾線織 物的螺旋狀纏繞條材優選地略微重疊，如圖1中在重疊26處所示。重疊的量優選地遠遠小 於該條材的寬度或微小的。相鄰的層優選地沿相反的纏繞方向纏繞。纏繞角度a可W有 利地在從40°到60°的範圍中，或者該角度可W為相對於簾線縱向軸線近似54° 44'的所 謂的中性或鎖定角度。優選地，層片的數量是偶數W便平衡該構造，但可W使用奇數，特別 地如果其中一個層的纏繞角度相對接近90度，或者大於大約80度。外部覆蓋件可W具有 波紋28。
[0016] 該裡使用的簾線是由無機材料（諸如玻璃或陶瓷）的一個或更多個單個的或絞合 的絲、股或紗線組成的扭絞的或成形的結構。絲是無限長度或極長長度的連續纖維。長絲紗 線是由通過扭絞或不通過扭絞組合的連續的絲組成的紗線。紗線是用於W適合於針織、紡 織或其它方式編結W形成紡織織物的形式的紡織纖維、絲或材料的連續的股的通用術語。 該裡使用的輪胎簾線織物或單向簾線織物是該樣一種織物，在該織物中，多個經紗簾線通 過與小的填充紗線（fill yarn)紡織而W平行的單向的方式被保持在一起。典型地，輪胎簾 線織物具有每英寸經紗寬度從15到35個經紗簾線，和每英寸簾線寬度從1到5個輕填充 紗線（也稱為締紗）。
[0017] 優選的簾線由連續的玻璃或陶瓷絲的一個或更多個紗線製成，該一個或更多個紗 線被扭絞、絞合且/或纜掙在一起W形成簾線。用於玻璃簾線的玻璃成分可W是E玻璃、S 玻璃、玄武巖，或任何其它合適玻璃成分。玻璃絲通常在紡絲或拉伸之後不久塗覆有膠料。
[0018] 締線可W是任何合適纖維，並且它們主要用於在上膠或粘合劑處理期間和在軟管 工廠中方便操作輪胎簾線織物。聚醋、人造纖維、棉花、石蠟、膳絕或其它纖維可W用於該締 線。
[0019] 玻璃紗線、簾線和/或輪胎簾線織物優選地通過藉助柔性粘合劑的處理被上膠W 便增強玻璃纖維織物到軟管的主體材料的粘結，該柔性粘合劑諸如RFL(間苯二酷甲酵乳 膠）配方、環氧樹脂、異氯酸鹽、聚氨醋、橡膠膠水等等。RFL的乳膠可W是例如己帰基化巧 乳膠、下苯乳膠、天然橡膠乳膠、下膳乳膠，或其它常見乳膠或其組合。該處理使織物容易處 理。在優選實施例中，輪胎簾線織物W-種方式被處理，使得粘合劑處理基本上徹底滲透紗 線或簾線。滲透通常可W通過W下方式被實現：使紗線穿過具有充分低粘度的粘合劑處理 的浸潰箱並且使用浸潰箱內部和/或外部的超過一個或更多個模子或親將該處理作用到 紗線中。在軟管硫化的同時，粘合劑可W通過熱起反應，引起紗線或絲強力地粘結到彼此且 /或粘結到軟管的一個或更多個橡膠或塑料層。
[0020] 輪胎簾線織物可W用一層橡膠被進一步上膠，該一層橡膠被施加到一側或兩側上 且/或滲透到簾線之間的空隙中，例如，通過在壓延機上掠過或擦過，或通過其它橡膠塗覆 或層壓方法。因此輪胎簾線織物上的橡膠層可W用作聯結層，該聯結層用來改善織物層片 和軟管的另一層之間的粘結。如果需要，可W使用另外的聯結層。在優選實施例中，輪胎簾 線織物的上膠用於促進粘合且在玻璃纖維層之間提供一些襯墊作用。
[0021] 軟管主體包括內部管和外部覆蓋件，加強和絕緣層被夾在內部管和外部覆蓋件之 間。取決於應用的需要，內部管和/或外部覆蓋件可W可選地包括一個或更多個層。聯結 層可W用於加強層之間。軟管主體可W包括玻璃纖維簾線織物的絕緣層和加強層之間的另 外的襯墊橡膠層。該管、覆蓋件、襯墊和聯結層優選地為硫化的（或交聯的）橡膠成分。所 用的上膠合物優選地為耐熱且耐火的。例如，具有各種阻燃添加劑的團化彈性體（即，含團 素的彈性體）是有用的，諸如聚氯下帰、聚氯己帰（CP巧、氯賴化聚己帰（CSM)、氯化下基彈 性體、漠化下基彈性體，等等。具有阻燃添加劑的諸如膳（包括駿酸化的且/或氨化的膳共 聚物）、己帰醋酸己帰醋、丙帰酸彈性體、娃樹脂等等的非團化彈性體也可能是合適的。上述 的混合物也可能是合適的。示例性上膠合物可W基於含膳彈性體，諸如下膳橡膠（NBR)和 氨化下膳橡膠（HNBR)、駿基下膳橡膠狂NBR和XHNBR)，或者基於聚氯下帰或氯化聚己帰橡 膠（CR或CP巧。該管、覆蓋件和聯結層成分可W相同的或不同的。
[0022] 金屬線可W螺旋狀地纏繞軟管W提供塌陷阻力。可W使用多於一個金屬線。金屬 線可W位於玻璃纖維簾線織物的兩個加強層之間。塌陷阻力包括對內部真空、外部壓碎力 和/或來自彎曲或扭曲的紐結力的阻力。
[0023] 該創造性軟管可W通過任何合適方法被製造。例如，W下方法可W用於製造軟管。 軟管可W被建造在合適直徑和長度的也軸上。通過將未硫化的橡膠的條材螺旋狀地纏繞到 也軸上，內部管層可w被施加到也軸。橡膠條材在它纏繞時可w重疊 w便提供希望的厚度。 兩個加強層然後可W在橡膠內部管層上螺旋狀地纏繞到也軸上。該兩層應當沿相反的方向 纏繞W便平衡的軟管構造。螺旋線可W在兩個加強織物層之間、在需要時在兩個其它層之 間纏繞到也軸上。可W使用多於一個螺旋線。橡膠的襯墊層可W在加強層上纏繞到也軸上。 絕緣織物層可W與加強層W基本上相同的方式被纏繞上。在指定螺旋角時可W進行類似的 考慮，W維持平衡的軟管構造，但所有玻璃纖維簾線織物層可W替代地根據選擇的材料寬 度的任何角度被纏繞上。最後，橡膠覆蓋件層可W與內部管W類似的方式、作為未硫化的橡 膠的條材、具有或沒有重疊地纏繞上。
[0024] 該織物層優選地相對於軟管軸線W從40°到60°的螺旋角纏繞上。該螺旋角可 W取決於被纏繞的織物條材的寬度和軟管周長。該織物在它被纏繞上時可W有利地重疊。 重疊有利於在給定的寬度下W希望的纏繞角建造。該重疊優選地是微小的並且不意圖導致 兩倍或H倍織物厚度。例如，對於標稱的H英寸直徑軟管，該重疊可W有利地近似為大約四 分之一英寸到半英寸。每一個層可不同的螺旋角被施加，或者它們可相同的螺旋 角被施加。在優選實施例中，相同的織物條材寬度用於所有的層，具有從大約四分之一英寸 到大約半英寸重疊。結果，由於軟管建造的遞增直徑，每一個相繼施加的織物層片的螺旋角 略微高於先前層片。因此，有利的是，選擇織物寬度、重疊等等，使得中間層片具有希望的平 均螺旋角（諸如鎖定角度），並且更內層片和更外層片因此補償彼此的從希望的平均值的 偏差。玻璃纖維簾線織物層的平均螺旋角可W在從大約40到60度，優選地從47到60度 的範圍中，或者大約54度。
[0025] 該軟管在外表面上可W是波紋狀的。例如，在施加尼龍固化膠帶之後，但在硫化之 前，通過將繩索螺旋狀地緊緊纏繞在也軸上建造的軟管，可W實現波紋。圖1示出諸如螺旋 狀波紋30。
[0026] 軟管可W通過任何合適的過程被硫化或固化。固化軟管的一種方式是在織物（諸 如尼龍織物）的條材中緊緊纏繞它。整個也軸組件然後可W在蒸汽壓力罐、爐或其它合適 熱源中被固化。然後，可W解開軟管並且從也軸移除軟管。
[0027] 本發明的實施例成功地通過耐火測試。在該裡描述兩個示例性耐火測試、簡單的 屏蔽測試和國際標準測試。
[0028] 該裡使用的耐火屏蔽測試在圖2中被示出。在圖2中，在兩個端部敞開的軟管部 分10被息置在火焰29正上方。火焰29優選地具有大約80(TC的溫度。該火焰可W被施 加30到35分鐘。測試軟管將典型地快速著火併且失效，或者如圖2中的燒焦區域28指示 的，在大的面積上燒焦。軟管內的空氣的溫度和/或軟管內的各種希望位置處的溫度在需 要的情況下可W被監視。成功的軟管將不會在30分鐘內燒穿且/或在軟管的內部溫度和 外部火焰溫度之間維持顯著的溫度差。軟管內的溫度在下面的測試中被報告。在測試結束 的內部管層的情況被報告。
[0029] 該裡使用的國際標準測試是包括第一點修改的BS ISO 15540:1999，"化ips and Marine Technology-Fire resistance of hose assemblies-test methods'，，下面稱為 "ISO 15540"。ISO 15540要求具有至少500mm的軟管長度的軟管組件。軟管端部包括配 件，該配件用來在5 + 2己下且在一定流率下循環加壓水，該流率被選擇用來將入口水溫度 維持在80 + 2C且將出口水溫度維持在85C的最大值。燃燒器端部延伸超過軟管配件至 少20mm，並且燃燒器寬度被選擇用來保證火焰可靠地包圍整個測試軟管。火焰溫度被維持 在850±5(TC，並且在軟管的一個端部和在中間在軟管外部被測量。測試持續時間是30分 鍾。當在火焰施加之後在環境溫度下經受較高的試驗壓力持續2分鐘時，如果水不從軟管 洩漏，則成功地通過該測試。在該裡，選擇大約兩倍的軟管的希望工作壓力的試驗壓力。優 選地，試驗壓力為至少10己。
[0030] 例子1 ("例1")根據本發明的實施例被構造。例1被建造在直徑H英寸的剛性 也軸上。壓延的0.040英寸（1mm)厚的兩個層片的NBR橡膠被施加到該也軸W形成內部 管。7英寸寬的玻璃纖維輪胎簾線織物的第一加強層片然後通過具有0.25英寸化35mm) 重疊的纏繞被施加。用於該個和所有後續層片的輪胎簾線織物是類型EC10T330 2X0經紗， 該經線具有填充有20. 5 + 2% RFL浸潰百分率和NBR橡膠貼膠的20' S HWM人造纖維，具有 0.030英寸化76mm)的最終厚度。該貼膠用於上膠簾線織物，提供簾線的封裝和簾線層之 間的橡膠的薄的聯結層。在第一加強層片之後，施加0.036英寸化91mm)厚的壓延的NBR 橡膠的聯結層。然後施加兩個螺旋線。每一根線具有0.080英寸（2mm)直徑並且W 1.5英 寸（38mm)螺旋節距纏繞，因此彼此間隔開大約0.75英寸（19. 1mm)。然後，7英寸寬的玻璃 纖維輪胎簾線織物的第二層片通過具有0.25英寸化35mm)重疊的纏繞被施加，從第一加 強層片從也軸的相對端部開始該纏繞。然後，7英寸寬的玻璃纖維輪胎簾線織物的四個絕緣 層片通過纏繞被施加，該纏繞具有0. 25英寸化35mm)重疊、交替的螺旋纏繞方向和也軸的 開始端部。最後，0.036英寸化91mm)厚的壓延的CR橡膠的兩個層片被施加 W形成外部 覆蓋件。完成的軟管建造纏繞有尼龍固化帶，並且在338° F(17(rC)下固化45分鐘，並且 移除該帶。作為結果的軟管被設計成具有至少10己（150psi) (l.〇3Mpa)的工作壓力，並且 因此它需要在21己（300psiH2. 07Mpa)的試驗壓力下通過ISO 15540耐火測試並且具有 4化aHeOOpsi) (4. 14Mpa)的最小破裂壓力。實際上，例1的軟管通過ISO 15540耐火測試 並且展示200己（29(K)psi) (20Mpa)的破裂壓力，該破裂壓力幾乎比預期高四倍。
[0031] 例2 W類似於例1的方式被構造，除了施加玻璃纖維輪胎簾線織物的僅僅H個絕 緣層。
[0032] 例3 W類似於例1的方式被構造，除了施加玻璃纖維輪胎簾線織物的僅僅兩個絕 緣層。
[0033] 例4 W類似於例3的方式被構造，除了兩個絕緣層是兩層編織的陶瓷纖維織物並 且加強層是線編織物。陶瓷織物不被WL處理，而是被貼膠。粘合不適合於商業用途，雖然 耐火性是非常好的。可W預期，通過適當的上膠和/或粘合劑處理，陶瓷織物將形成用於耐 火軟管的非常好的絕緣層，即使具有聚醋（或其它不耐火的）加強層。
[0034] 對比例子5 ("對比例5") W類似於例1的方式被構造，除了絕緣層是紡織的玻璃 纖維墊織物並且兩個加強層是標準聚醋加強織物層。
[00巧]上述例子和對比例子的每一個經受上述耐火屏蔽測試。結果在下面的表1中被示 出。對比例子允許火焰燒穿軟管到達內部，使屏蔽測試失敗。被測試的創造性例子示出由 火焰引起的一些程度的退化，但展示內部溫度的有限上升。最佳結果對應於例1和例4。如 上面討論的，例1被選擇用來經受ISO 15540耐火測試。因為操作陶瓷纖維（基本上沒有 粘合）中遇到的困難和其高的成本，例4沒有被進一步測試。
[0036] 表 1
[0037]

【權利要求】
1. 一種耐火軟管，所述耐火軟管包括： 橡膠內部管層； 玻璃纖維單向簾線織物的兩個加強層片，所述兩個加強層片相對於所述軟管縱向軸 線以40-60度的範圍中的螺旋角螺旋狀地纏繞，並且每一個加強層片的邊緣重疊達到大約 〇. 5英寸； 玻璃纖維單向簾線織物的一個或更多個絕緣層片，所述一個或更多個絕緣層片相對於 所述軟管縱向軸線以40-60度的範圍中的螺旋角螺旋狀地纏繞，並且每一個層片的邊緣重 疊達到大約0. 5英寸；和 橡膠外部覆蓋層。
2. 權利要求1所述的軟管，還包括在每一個所述加強層片和每一個所述絕緣層片之間 的橡膠聯結層。
3. 權利要求1所述的軟管，其中所述橡膠外部覆蓋層包括含腈橡膠成分或滷化橡膠成 分。
4. 權利要求1所述的軟管，其中所述橡膠內部管層包括含腈橡膠成分。
5. 權利要求1所述的軟管，所述軟管在暴露到火至少30分鐘期間不洩漏以5±0. 2巴 加壓的78-85°C7jC，其中火焰以800±50°C的火焰溫度包圍測試樣品。
6. 權利要求5所述的軟管，在暴露到火所述30分鐘之後，當在環境溫度下被加壓到至 少10巴的試驗壓力持續兩分鐘時，所述軟管還沒有洩漏。
7. 權利要求1所述的軟管，還不包括有機聚合物纖維的另外織物加強層。
8. 權利要求1所述的軟管，還不包括矽樹脂橡膠層。
9. 權利要求1所述的軟管，還不包括熱塑性聚合物層、含氟聚合物層和編織的或盤旋 的金屬纖維層。
10. 權利要求1所述的軟管，還包括螺旋線。
11. 權利要求10所述的軟管，其中所述螺旋線在兩個加強層之間被嵌在所述軟管中。
12. 權利要求1所述的軟管，還包括波紋狀外表面。
13. 權利要求1所述的軟管，其中玻璃纖維單向簾線織物的至少一個層片用粘合劑成 分滲透且塗覆。
14. 權利要求1所述的軟管，其中玻璃纖維單向簾線織物的每一個層片被上膠。
15. 權利要求1所述的軟管，其中所述絕緣層片的數量是從2到8。
16. -種耐火軟管，所述耐火軟管由以下組成： 含腈橡膠內部管層； 上膠的玻璃纖維單向簾線織物的兩個加強層片，所述兩個加強層片相對於所述軟管縱 向軸線以40-60度的範圍中的螺旋角螺旋狀地纏繞，並且每一個加強層片的邊緣重疊達到 大約0. 5英寸； 上膠的玻璃纖維單向簾線織物的從2到8個絕緣層片，所述從2到8個絕緣層片相對 於所述軟管縱向軸線以40-60度的範圍中的螺旋角螺旋狀地纏繞，並且每一個層片的邊緣 重疊達到大約0. 5英寸；和 含滷素橡膠或含腈橡膠外部覆蓋層。
17. 權利要求16所述的軟管，還具有嵌在所述軟管中的一個或兩個螺旋線。
18. 權利要求17所述的軟管，其中所述一個或兩個螺旋線在兩個加強層之間被嵌在所 述軟管中。
19. 權利要求18所述的軟管，其中所述加強層片位於所述內部管層和所述絕緣層片之 間。
20. 權利要求19所述的軟管，所述軟管當根據包括第一點修改的BS ISO 15540:1999 被測試時成功地通過耐火測試。
【文檔編號】F16L11/08GK104395661SQ201380032406
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2013年4月16日 優先權日:2012年5月3日
【發明者】Y·格雷, T·C·澤達利斯 申請人:蓋茨公司