用混合紗線增強的流體轉移軟管的製作方法

2023-05-09 15:07:01 1

專利名稱：用混合紗線增強的流體轉移軟管的製作方法
技術領域：
本發明涉及含混合增強紗線的轉移軟管，其中該增強紗線包括加捻在一起的共-對-芳族聚醯胺共聚物紗線和間-芳族聚醯胺紗線。

背景技術：
撓性、低壓軟管用於各種流體轉移應用，例如機動車散熱器和加熱器軟管以及增壓空氣軟管以供連接渦輪增壓器到增壓空氣冷卻器(「CAC」)上。「低壓」是指根據本領域的通用用途，滿足在最多約10bar或最多約350psi附近的最大操作壓力範圍的軟管。撓性允許軟管適應移動、振動、安裝偏移，和熱膨脹與收縮。通過形成軟管本體所使用的橡膠、彈性體和/或塑料材料提供撓性。需要增強，以耐受內壓和/或外力。紡織紗線或織物、塑料和金屬通常在軟管內用作增強材料。在內管和外部覆蓋層之間的一層或更多層內採用增強材料。通過在一或更多股或層內編織、針織、螺旋或纏繞，將紡織紗線增強材料施加到內管上。針織增強提供比編織、螺旋或纏繞低的強度，以及若紗線斷裂，則傾向於拆散。此外，針織導致非常小彎曲半徑的毛圈紗線，以及在彎頭內部高的壓縮力，這會傾向於在高模量纖維，例如對芳族聚醯胺纖維內引起扭結帶和降低的拉伸強度。針織還牽涉在其他紗線周圍起圈的紗線，從而產生摩擦點，在此紗線可切割或通過彼此磨蝕。在針織工藝過程中強度的損失顯著，結果對芳族聚醯胺針織增強的軟管不具有人們根據這種增強材料將預期的起始頂破強度。儘管如此，對於尖銳或彎曲的低壓軟管來說，常常優選針織增強材料，這是因為針織物提供非常撓性類型的織物增強材料。
對於一些應用來說，對於動態抗疲勞性、耐溫性和內壓攜帶能力的軟管性能要求急劇增加。降低成本的需求也一直存在。例如，現代機動車和卡車應用，例如散熱器、冷卻劑和CAC軟管面臨增加的需求。已知較高強度和模量的軟線(cord)，其中包括由聚萘二酸乙二酯(PEN)、聚(對亞苯基-2，6-苯並雙惡唑)(PBO)、對芳族聚醯胺、碳或液晶聚合物(LCP)形成的那些顯示出較高的壓力攜帶能力，但已知顯示出相對差的動態抗疲勞性，尤其在經歷針織工藝之後和當在以上提及的與針織品相連的摩擦點處緊密地彎曲時。典型的商業CAC軟管利用包裹的織物紡織品增強材料和/或金屬增強帶的多層，以實現充足的頂破壓力等級。在CAC軟管中使用的已知紡織品是與

間芳族聚醯胺纖維共混的多繩股的織造玻璃纖維織物，多繩股的

或聚酯，

或

對芳族聚醯胺纖維。在加熱器軟管中已知的紡織品是尼龍，

和

編織增強材料。
芳族聚醯胺紗線廣泛用於軟管增強。實例是美國專利No.6742545，其中將多層增強層和保護夾套與推薦的各種材料結合，其中包括芳族聚醯胺，以便製造能耐受高外壓的高壓工業轉移軟管。沒有建議在沒有添加額外增強層的情況下，如何改進比較簡單的芳族聚醯胺針織物增強的低壓軟管的性能。
為了改進使用之後保留的強度，已知使用由包芯紗和在芯周圍合股的加捻紗線殼組成的複合繩索。實例是美國專利No.4912902。殼優選是芳族聚醯胺，它賦予芯高強度，但不認為會改進針織物增強材料內的自切割問題。製造芯殼結構會增加增強材料的成本和/或複雜度。
在不相關的領域中，已知結合各種高性能的耐火纖維，例如對和間-芳族聚醯胺，以改進防護服裝或家具內針織織物的耐火性、透氣性和撓性。實例是美國專利No.5091243，其中在耐火家具織物中使用具有玻璃、

碳、聚苯並咪唑、金屬等或其共混物的芯，和短切棉、聚酯、人造絲、羊毛或類似物的殼的芯殼紗線。沒有已知或建議在流體轉移軟管內使用火焰阻擋織物作為包封的增強材料以供改進的動態性能。
因此，現有技術沒有公開具有充足強度和撓性的增強紗線以容忍針織工藝並提供具有良好抗衝擊疲勞性和充足頂破強度的針織物增強的軟管，以滿足現代機動車對低壓流體轉移軟管的要求。任何一篇現有技術沒有教導用針織增強材料增強的低壓流體轉移軟管，所述增強材料包括共-對芳族聚醯胺和間-芳族聚醯胺纖維的共混物的混合紗線的針織物。


發明內容
本發明提供在撓性軟管中用於針織物增強的改進紗線用以改進在壓力、振動和加熱下在動態應用中的性能。本發明提供低壓流體轉移軟管，所述軟管顯示出改進的抗衝擊疲勞性。本發明的撓性軟管可包括管道、針織織物和覆蓋層，其中所述針織織物包括含共對芳族聚醯胺纖維的第一紗線和間芳族聚醯胺纖維的第二紗線的混合紗線。共-對芳族聚醯胺和間-芳族聚醯胺紗線可以被加捻、合股、摺疊或纏結在一起，形成用於軟管的單一的混合增強紗線。可將最多約5TPI的加捻程度施加到混合紗線上。共-對芳族聚醯胺可以是共聚(對苯二甲醯對苯二胺/3，4`-氧基二亞苯基對苯二甲醯胺)或

纖維，和間-芳族聚醯胺可以是聚(間苯二甲醯間苯二胺)或

纖維。混合紗線可具有含共-對芳族聚醯胺纖維和間芳族聚醯胺纖維二者的表面。針織織物可保留在管道和覆蓋層之間，和/或可以包埋在軟管層內。混合紗線的針織織物的一層或更多層可以是軟管的主要增強部件。針織織物增強材料可包括約50-約200回(loop)/英尺。
本發明的軟管組件或流體轉移體系實施方案可包括本發明軟管，一個或更多個夾板(clamp)，配件，和/或聯軸器(coupling)，流體處理裝置和/或類似物中的一個或更多個部分。本發明的軟管可以是散熱器軟管，加熱器軟管，或CAC軟管。
還提供一種方法，該方法包括至少結合含共-對芳族聚醯胺的第一基礎紗線和含間芳族聚醯胺的第二基礎紗線，形成混合紗線；形成管道；針織該混合紗線，在管道上形成增強織物層；和在管道和織物層周圍形成覆蓋層。該方法也可包括粘合劑處理第一和/或第二基礎紗線和/或混合紗線，加捻該混合紗線到最多約5TPI，和/或在約50-約200回/英尺下針織。
前面非常寬泛地列出了本發明的特徵和技術優點，以便可更好地理解隨後本發明的詳細說明。下文將描述形成本發明權利要求主題的本發明額外的特徵和優點。本領域的技術人員應當理解，所公開的概念和具體實施方案可容易地作為改性或設計其他結構用以實施本發明相同目的的基礎。本領域的技術人員還應當意識到，這種相當的結構沒有脫離所附權利要求列出的本發明的精神與範圍。當結合附圖考慮時，根據下述說明，將更好地理解就其組織和操作方法兩方面來說，認為是本發明特徵的新型特徵以及進一步的目的和優勢。然而，要清楚地理解到，僅僅為了闡述和描述的目的提供每一附圖，和這些附圖不打算作為本發明範圍的定義。



引入說明書並形成說明書一部分的附圖闡述了本發明的實施方案，它們連同說明書一起起到解釋本發明原理的作用。在附圖中，相同的數字表示相同的部件；和 圖1是根據本發明製造的軟管的一部分的剖視圖； 圖2是使用本發明的實施方案的渦輪增壓器引入體系的示意圖；和 圖3是根據本發明實施方案的混合紗線的示意圖。

具體實施例方式
參考圖1，根據本發明的一個實施方案，示出並構造軟管。軟管11包括內部管道12，在內部管道12上針織的增強織物元件14，和在針織物增強元件14和內部管道12上布置的外部覆蓋層16。管道12可包括一種或更多種撓性材料，例如彈性體或塑料的一層或更多層。可以選擇管道的內表面材料，耐受在軟管內預期的流體和環境條件。覆蓋層16可由耐受所遇到的外部環境而設計的一種或更多種合適的撓性彈性體或塑料材料製成。管道12和覆蓋層16可由相同材料製成。軟管11可通過諸如模塑、包裹和/或擠出之類的方法形成。
根據本發明，增強織物元件14包括混合紗線。圖3示出了本發明混合紗線的實施方案。基礎紗線32包括共-對芳族聚醯胺的長絲或纖維34，且如所示的，可與基礎紗線36一起加捻，所述基礎紗線36包括間芳族聚醯胺的長絲或纖維38，形成混合紗線30。在本發明上下文中，「基礎紗線」是指以從基礎紗線製造者處獲得的形式的成束長絲或纖維。基礎紗線可包括捻度或者不具有捻度。「混合紗線」是指在至少一種紗線結合或共混操作中，結合、摺疊、加捻、合股或捆綁在一起的不同纖維材料的至少兩種基礎紗線的結合物。若存在的話，捻度量定義為每英寸的捻數(「TPI」)。如圖3所示，兩種基礎紗線的相對尺寸可以大致相等，但其他相對尺寸在以下討論的本發明的範圍內。增強織物元件14，混合紗線30，和/或基礎紗線32和/或36可包括粘合劑處理，或顯示出彈性體或塑料層一定程度的直接粘結到增強元件上。或者，可使用未處理的增強元件和/或紗線，和粘合可以主要是彈性體或塑料材料的透印(strike-through)的結果，即機械粘合。因此，增強織物元件14可以包埋在撓性軟管材料層內或者包埋在軟管材料的兩層之間，例如管道12和覆蓋層16之間。
混合紗線可由共-對芳族聚醯胺纖維的至少一種基礎紗線和間-芳族聚醯胺纖維的至少一種基礎紗線形成，它們通過任何數量的合適方法結合成為紗線，然後針織，並通常排列成與軟管的彈性體部分至少部分接觸或者包埋在軟管的彈性體部分內。
芳族聚醯胺是指其醯胺鍵在或者對位或者間位直接連接到兩個芳環上的長鏈合成芳族聚醯胺。對芳族聚醯胺包括例如聚(對苯二甲醯對苯二胺)(「PPD-T」)，聚(對苯甲醯胺)，或類似物，和這種纖維例如以商品名KEVLAR由E.I.DuPont de Nemours and Company和以商品名TWARON由Teijin Ltd.銷售。間芳族聚醯胺包括例如聚(間苯二甲醯間苯二胺)(「MPIA」)，例如以商品名NOMEX由E.I.DuPont deNemours and Company銷售的纖維和以商品名TEIJINCONEX由TeijinLtd.銷售。共-對芳族聚醯胺是兩種或更多種不同的對芳族聚醯胺單體的共聚物，例如共聚(對苯二甲醯對苯二胺和3，4`-氧基二亞苯基對苯二甲醯胺)，例如以商品名TECHNORA由Teijin Ltd.銷售的纖維。因此，此處打算區分對芳族聚醯胺和共-對芳族聚醯胺。在本發明中，合適的共-對芳族聚醯胺紗線包括

纖維，和合適的間芳族聚醯胺紗線包括

纖維。預見到一些有利的用途可來自於與任何間芳族聚醯胺纖維結合的任何對芳族聚醯胺纖維的混合紗線。
在本發明的實踐中，沒有限制基礎紗線的尺寸，但僅僅通過來自製造者的基礎紗線的可獲得性限制。在本發明的實踐中，沒有特別限制最終的混合紗線的尺寸，但可視需要針對特定的應用，通過合適選擇一種或多種基礎紗線來控制。在本發明的一個實施方案中，可使用約400旦-約3000旦的基礎紗線。可結合多個一種或兩種基礎紗線。因此，混合紗線的尺寸範圍可以是約800-約30,000旦。在一個實施方案中，結合1500旦共-對芳族聚醯胺基礎紗線和1200旦間芳族聚醯胺基礎紗線，以提供捻度為約3TPI的2700旦混合紗線。沒有特別限定基礎紗線和混合紗線的捻度水平。在優選的實施方案中，兩種基礎紗線的捻度為0，和混合紗線的捻度範圍為0TPI-約5TPI或約1TPI-約5TPI。
認為，兩種基礎紗線的相對量不是關鍵的，只要預定量的較低模量的間芳族聚醯胺紗線足以提供在加捻之後較高模量的共對芳族聚醯胺紗線一定程度的覆蓋率即可。認為，基於總的旦數足以製備本發明有用的混合紗線的間芳族聚醯胺紗線的用量範圍為約10％-約90％，或約30％-約70％。如圖3所示，混合繩索的表面纖維的一部分包括在兩種基礎紗線中使用的每一類型的纖維。因此，當選擇每一紗線的預定用量，以便較低模量的間芳族聚醯胺紗線至少部分覆蓋或包裹或保護較高模量的共對芳族聚醯胺時，認為在反覆的應力或壓力循環或衝擊過程中和/或在針織或加工過程中，間芳族聚醯胺紗線避免共對芳族聚醯胺紗線自身磨蝕。採用本發明獲得的改進的頂破壓力是在度過(enduring)針織工藝之後紗線顯著較好保留的拉伸強度的指示。本發明可與基於用另一類紗線護鞘(sheathing)、完全包裹或充分地保護一類紗線的替代方法相反。本發明的一個優點是，不要求這種護鞘。儘管如此，提供更加耐久的軟管，即具有改進的頂破壓力和/或改進的抗衝擊疲勞性的軟管。
沒有特別限制加捻和合股基礎紗線形成混合紗線所使用的方法與機器。合適的紡織品加捻機包括例如環錠捻線機、倍捻(2-for-1)捻線機、直接並紗機，和本領域已知的任何其他捻線機。基礎紗線或纖維可在紗線或軟管制備工藝的任何方便階段共混色、共合股或共加捻。例如，混合紗線可被加捻並任選地用粘合劑處理，之後放置在針織機內以供針織軟管的增強層。或者，可供應兩種基礎紗線到針織機中，然後當它在管道或軟管上針織增強層時，所述針織機由兩種基礎紗線形成混合紗線。
增強元件14可以是使用任何一種針織方法，例如本領域已知的多種針織方法，在管道12周圍的針織物。針織可以例如包括平針組織或鎖式針跡。可使用任何合適數量的粗紗(ends)、針和/或針床。在本發明實踐中，沒有特別限定針跡或毛圈尺寸。在本發明的一個實施方案中，在約50-約200回(loops)/英尺，或者約80-約150回/英尺下進行針織。儘管優選針織增強材料，但預見到本發明的紗線或者可有利地以編織或螺旋紗線形式或者以包裹的織造、非織造或輪胎帘布織物增強材料形式使用。增強織物元件14可包括一層或更多層纖維或紡織品增強材料和/或一類或更多類纖維增強材料或形式。
可使用任何合適和/或常規的材料和施加工藝，用一種或更多種底漆或粘合劑組合物處理基礎紗線和/或混合紗線，以便建立或改進其對製品的周圍彈性體成分的粘合性，這是本領域的技術人員眾所周知的。例如，可用一種粘合劑或多種粘合劑處理紗線，彼此粘結長絲並促進紗線粘合到軟管的彈性體材料上。紗線可首先用底漆處理，所述底漆可以是或者水性或者溶劑基底漆，例如多異氰酸酯和環氧化合物。處理過的紗線然後可用另一合適的粘合劑，例如間苯二酚甲醛膠乳(「RFL」)處理。在每一次處理之後，可使紗線穿過溫度典型地為100℃-290℃的烘箱或者一系列烘箱，以乾燥並固化粘合劑。替代地，可空氣乾燥該處理的紗線或溼法纏繞該處理的紗線。任選地，然後可用額外的罩面層粘合劑，例如在水性介質內的高乳液、顏料和固化劑的混合物，或者顏料和固化劑與溶解的聚合物在溶劑溶液內的混合物，例如以商品名CHEMLOK獲自Lord Corporation的那些，或其他合適的橡膠水泥處理該紗線以供額外的粘合改進。應當意識到，在動態使用過程中，未處理的芳族聚醯胺紗線通常對纖維上的纖維的磨蝕最敏感，和本發明軟管的一個優點是在混合紗線上，甚至在沒有求助於任何這種粘合劑處理的情況下獲得的性能的急劇改進。
在低壓流體轉移軟管的實施方案中，主增強劑可以是混合紗線的一層或更多層針織層。主增強劑是指當軟管包括大於一種紡織品增強材料的形式或組合物時，軟管大於一半的頂破壓力等級可歸因於主增強材料。
軟管主體部分，例如管道12和覆蓋層16可由任何合適的已固化的彈性體組合物形成，和各組合物可以彼此相同或不同。可用於這一目的的合適的彈性體包括例如聚氨酯彈性體(其中包括聚氨酯/脲彈性體)(「PU」)，聚氯丁二烯橡膠(「CR」)、丙烯腈丁二烯橡膠(「NBR」)、氫化NBR(「HNBR」)、苯乙烯丁二烯橡膠(「SBR」)、烷基化氯磺化聚乙烯(「ACSM」)、表氯醇、聚丁二烯橡膠(「BR」)、天然橡膠(「NR」)和乙烯α烯烴彈性體，例如乙丙共聚物(「EPM」)，乙烯丙烯二烯烴三元共聚物(「EPDM」)、乙烯辛烯共聚物(「EOM」)、乙烯丁烯共聚物(「EBM」)、乙烯辛烯三元共聚物(「EODM」)；和乙烯丁烯三元共聚物(「EBDM」)；乙烯乙酸乙烯酯彈性體(「EVM」)；乙烯甲基丙烯酸酯(「EAM」)；氯化聚乙烯(「CPE」)；氟彈性體；和矽橡膠，或任何兩種或更多種上述的結合物。用於散熱器軟管、加熱器軟管和CAC軟管的合適彈性體包括EPDM和CPE。
根據本發明的實施方案，為了形成管道12和/或覆蓋層16，可共混彈性體與常規使用量的常規橡膠配混成分，其中包括填料、增塑劑、穩定劑、助劑、硫化劑、固化劑和促進劑，和類似物。例如，為了與乙烯α烯烴彈性體和二烯烴彈性體，例如SBR或HNBR一起使用，可使用有效地改進所得製品動態性能用量的一種或更多種α，β-有機酸的金屬鹽。因此，可在這種組合物中使用用量為約1-約50phr，或者約5-約30phr，或者約10-約25phr的二甲基丙烯酸鋅和/或二丙烯酸鋅。這些材料此外有助於組合物的粘合性，且當用過氧化物或者相關試劑通過離子交聯固化時，會增加聚合物總的交聯密度。
相關領域的技術人員會容易地理解在軟管內使用的或者作為軟管的彈性體部分使用的任何數量的適宜組合物。在例如The R.T.Vanderbilt Rubber Handbook(13th，1996)中公開了許多合適的彈性體組合物，以及關於EPM或EPDM，在美國專利No s.5610217和6616558中分別進而公開了具有尤其高拉伸模量性能的組合物，關於可適合於在形成軟管部分中使用的各種彈性體組合物的內容在此特別通過參考引入。
而且，彈性體軟管組合物可負載常用量的不連續的纖維，所使用的材料例如包括但不限於，棉、聚酯、玻璃纖維、碳、芳族聚醯胺和尼龍，其形式例如是切斷纖維、磨斷纖維或短纖維、短絨或漿粕。擠出或所使用的其他成形工藝的結果是，纖維負載可具有一定程度的取向。
在圖1中示出了一種軟管結構。應當理解，可在實施本發明中使用寬泛的各種其他結構。例如，軟管可具有額外的內層、外層或中間層，這些層包括塑料或彈性體組合物以供特定目的，例如流體阻抗、耐環境性或物理特徵或類似特徵。作為另一實例，可視需要或視希望使用額外的紡織品或金屬增強材料、夾套、覆蓋層或類似物。螺旋金屬絲可安裝在軟管壁內或用於軟管內部抗坍塌。
在操作中，軟管是軟管組件或流體轉移體系的一種組件。流體轉移體系通常包括軟管，和軟管的至少一個或更多個末端，一個或更多個夾具、聯軸器、連接器和/或配件、流體處理裝置和類似物。作為實例，圖2是使用本發明實施方案的軟管的CAC渦輪增壓器軟管體系的示意圖。參考圖2，進入軟管57與相關的夾具56相連，引入空氣冷卻器50供應進入的空氣到體系內。冷卻劑通過用夾具51相連的冷卻劑軟管53和54轉移出入原料空氣冷卻器50。CAC軟管59提供從原料空氣冷卻器55流體連接到具有相關夾具58的渦輪增壓器21中。在這一示意性附圖中，在相關裝置上一體模塑軟管連接器。在一些CAC應用中，可一起固定金屬管道和軟管部分，以轉移空氣。在一些CAC應用中，這種金屬管道可未承載，或者僅僅通過軟管本身承載，從而導致常規軟管不正常地嚴重的振動和早期故障。在其他CAC體系應用中，冷卻劑軟管可以非常短和/或以某一角度彎曲或成形，這也導致暴露於嚴重的振動下和常規軟管的早期故障。在這種負麵條件下，本發明軟管的功能顯著好於常規的軟管。
根據本發明的各種實施方案，可使用任何合適和/或常規的方法形成該軟管。例如，在其中使用不可鑄塑的軟管彈性體，即有或無纖維負載的混煉型橡膠的情況下，軟管的建造步驟可包括擠出或包裹軟管的內部管道；針織混合紗線，在內部管道上形成增強紡織品層；在增強內部管道上擠出或包裹外部覆蓋層；和施加充足的溫度和壓力，固化或硫化彈性體材料這些步驟。可在芯軸或模型上建造和/或擠出和/或固化軟管，或者通過本領域已知的其他合適的方法製造軟管，其中包括使用內部空氣或其他壓力，以保持擠出或包裹之後軟管為圓形。可切割軟管成一定長度，然後在彎曲的芯軸上成型和/或固化。
在使用其他類型軟管彈性體，例如製備熱塑性或熱塑性彈性體軟管的情況下，生產步驟可省去固化或硫化步驟。軟管可以為圓形或者可具有任何合適的形狀、截面或曲率。
在隨後的說明和實施例中，通過用油或其他合適的液壓流體填充軟管，並加壓，直到它破裂，從而測量頂破壓力。
通過在16英寸長的直軟管內，在8個循環/分鐘的速度下，從0psig循環熱空氣壓力到峰值試驗壓力，測試抗衝擊疲勞性。通過使軟管斷裂或故障的壓力脈衝循環次數來測量抗衝擊疲勞性。除了壓力脈衝以外，通過沿著圓形路徑移動或位移軟管末端，在120個循環/分鐘下振動軟管的一端，模擬卡車或機動車應用中的發動機或車輛振動。在這一試驗中，測定軟管壽命的最重要的因素是峰值壓力。常規的結構在45psi和甚至60psi的內壓下表現充分良好。然而，在80psi下，本發明的軟管明顯勝出常規軟管。
例A 下表1中列出的例A比較了對於直徑4英寸的CAC軟管的三種結構來說的一般油田(field)經驗，以及一些有限的實驗室試驗數據，且示出了本發明軟管的改進的性能。這一例子中三個軟管的每一種的覆蓋層採用EPDM橡膠組合物構造和管道採用CPE或EPDM組合物構造。(在要求一定耐油性且壓力等級或疲勞性能不是考慮因素的應用中，使用CPE替代EPDM)。對比例1是二十世紀八十年代開發的典型結構，且當渦輪增壓器體系沒有超過45psi的最大體系壓力時，多年來都成功地使用。它利用1500旦的

紗線作為常規的針織物增強材料。對比例2代表在二十世紀九十年代開發的用於具有過度振動的低壓渦輪增壓器體系的改進結構。它利用1200×2結構或總計2400旦的

紗線的常規針織物增強材料，該增強材料提供比早期的

紗線結構優異的抗疲勞性。然而，在現代渦輪增壓器增加的需求，其中包括較高的峰值體系壓力和增加的振動下，這兩個對比例在油田中過早失效。
本發明實施例3利用由在3.0TPI下合股並加捻在一起的1500旦

紗線和1200旦

紗線組成，然後纏繞在3°30`錐體上的混合紗線。對於所有三個軟管結構來說，採用平針組織，在具有36針的5英寸的針織頭上，在130回/英尺下針織該增強材料。表1中的結果示出了僅僅實施例3的軟管滿足當前對本領域渦輪增壓器試驗的需求。在抗衝擊疲勞性試驗中，本發明實施例3的軟管的功能也很好，從而顯示出至少300,000個循環的壽命。在室溫(「RT」)和200°F二者下，實施例3的軟管結構的頂破壓力也高於對比例2。僅僅作為相對比較，在絕對壓力值不可靠的條件下，進行熱頂破試驗。可注意到，實施例3的RT頂破壓力顯著高於根據對比例1的頂破壓力和對比例2的頂破壓力一半的簡單加和所預期的數值。
為了闡述本發明軟管的替代製備技術，使用混合針織布局，製造另一實例四英寸的軟管，其中與1200旦的

紗線一起，將1500旦的

紗線餵入到針織機內，並一起針織這兩種紗線，形成混合增強軟管。
表1
18脈衝循環/分鐘，120振動循環/分鐘，16英寸直軟管，45psi峰值壓力 2油田結果針對較新、較高壓力的渦輪增壓器CAC體系。
例B 下表2中列出的例B闡述了當在散熱器軟管的實驗室試驗中使用時本發明的優點。針對內部管道和覆蓋層，使用EPDM橡膠組合物，構造三個直徑2.5英寸的直散熱器軟管。對比例4使用1500旦的

時芳族聚醯胺紗線的常規針織物增強材料和69磅的試驗額定值(rating)。對比例5使用1500旦的

共對芳族聚醯胺紗線的常規針織物增強材料和78磅的試驗額定值，這與前面的對比例1中使用的一樣。實施例6使用實施例3的混合紗線，該混合紗線由與上述實施例3一樣，合股或加捻在一起的1500旦的

紗線和1200旦的

紗線組成。採用鎖式針跡，在具有24針的4英寸的針織頭上，在96回/英尺下針織散熱器軟管增強材料。儘管表2的所有三個軟管實施例具有類似的起始頂破壓力(約125psi±10psi)且被設計為對於最小要求為80psi的20R4型來說，滿足SAE J20標準，但當在80psi和302°F下測試時，表2的結果示出了實施例6的軟管比對比例4或5的軟管具有好得多的抗衝擊疲勞性。因此，本發明提供具有混合紗線的針織物增強材料的軟管，與常規軟管相比，其具有大大地改進的抗衝擊疲勞性。在其他不那麼嚴酷的試驗，亦即在45和60psi下，在250°F衝擊疲勞測試中，實施例6顯示出比對比例4或5稍微小的直徑增長，但所有三者都經受住了超過300,000個脈衝循環。
表2
1在80psi，302°F，8脈衝循環/分鐘，120振動循環/分鐘，16英寸軟管上進行 2實施例6的軟管沒有故障，試驗中斷 儘管以上提供的例子具體地描述了具有管道、覆蓋層和針織物增強材料構件的低壓流體轉移軟管，但相關領域的技術人員容易理解，本發明不限於此；和可在要求高度耐久性(即頂破壓力能力的保留)和抗疲勞性(例如，抗壓力衝擊或彎曲變形)的任何應用，其中包括例如液壓軟管、在機動車/卡車應用中使用的軟管，例如散熱器、空氣吸入裝置、剎車或燃料軟管和類似物；空氣、蒸汽、水、化學品和類似物的工業轉移軟管；包裹軟管等中，推導出本發明的優點。因此，與根據常規的增強技術構造的軟管相比，通過構造具有共對芳族聚醯胺/間芳族聚醯胺混合紗線的軟管增強用紗線，本發明提供增加軟管的抗彎曲疲勞性和耐久性二者的方法。
儘管在附圖中所示的含本發明混合紗線的製品的實施方案是軟管和軟管體系，但預期本發明的混合紗線也可用於提供輪胎、空氣彈簧和經歷動態負載的其他複合橡膠製品的負載攜帶簾線(cord)。在例如美國專利No.4954194中公開了在空氣彈簧中使用負載攜帶簾線，關於該出版物的這一方面的內容，在此通過參考引入。在例如美國專利No.3616832中公開了胎體用負載攜帶簾線和/或在輪胎內處理過的增強材料的用途，關於該出版物的這一方面的內容，在此通過參考引入。
儘管為了闡述的目的詳細地描述了本發明，但要理解，這種細節僅僅是為了該目的，和除了通過權利要求限定的範圍以外，本領域的技術人員可在沒有脫離本發明的範圍的情況下作出各種改變。可在缺少沒有具體地在本文公開的任何因素的情況下，合適地實踐本文公開的本發明。
權利要求
1.一種撓性軟管，它包括管道，針織織物，和覆蓋層，所述針織織物包括含共對芳族聚醯胺纖維的第一紗線和間芳族聚醯胺纖維的第二紗線的混合紗線。
2.權利要求1的軟管，其中在所述混合紗線的表面處的纖維包括共對芳族聚醯胺纖維和間芳族聚醯胺纖維。
3.權利要求1的軟管，其中所述針織織物保持包埋在所述管道和所述覆蓋層之間的所述軟管內。
4.權利要求1的軟管，其中所述第一紗線和所述第二紗線以最多約5捻數/英寸下加捻在一起。
5.權利要求1的軟管，其中所述共對芳族聚醯胺纖維包括對苯二甲醯胺對苯二胺和3，4-氧基二亞苯基對苯二甲醯胺的共聚物，和其中所述間芳族聚醯胺纖維包括聚間苯二甲醯間苯二胺。
6.權利要求1的軟管，其中所述共對芳族聚醯胺紗線包括
纖維，和所述間芳族聚醯胺紗線包括
纖維。
7.權利要求1的軟管，其中所述第一紗線和所述第二紗線以約1-約5捻數/英寸下加捻在一起。
8.權利要求1的軟管，其中所述針織織物包括約50-約200回(loop)/英尺。
9.權利要求1的軟管，其中所述混合紗線包括基礎紗線，所述基礎紗線不具有額外的粘合劑處理以供粘結所述纖維在一起或者粘結所述簾線到所述主體上。
10.權利要求1的軟管，它為散熱器軟管、冷卻劑軟管、加熱器軟管或CA軟管形式。
11.一種方法，它包括
至少結合含共對芳族聚醯胺的第一基礎紗線和含間芳族聚醯胺的第二基礎紗線，形成混合紗線；
形成管道；
針織所述混合紗線，在所述管道上形成增強織物層；和
在所述管道和織物層周圍形成覆蓋層。
12.權利要求13的方法，其中所述結合包括在最多5TPI的捻度下一起加捻所述基礎紗線。
13.權利要求14的方法，其中所述針織包括約50-約200回/英尺。
14.權利要求15的方法，其中所述第一基礎紗線包括
纖維，和所述第二基礎紗線包括
纖維。
15.低壓流體轉移軟管，它包括管道、覆蓋層，和針織物增強材料作為主增強材料；所述針織物增強材料包埋在所述覆蓋層和所述管道之間且包括含
纖維的第一基礎紗線和
纖維的第二基礎紗線；
所述第一紗線和所述第二紗線採用1-約5捻數/英寸加捻在一起；和所述針織物增強材料包括約50-約200回/英尺。
16.權利要求17的軟管，其中所述管道包括EPDM或CPE，和所述覆蓋層包括EPDM或CPE。
全文摘要
含管道(12)、針織織物(14)和覆蓋層(16)的撓性軟管(11)。針織織物(14)包括含共對芳族聚醯胺纖維的第一紗線和間芳族聚醯胺纖維的第二紗線。軟管(11)顯示出顯著改進的頂破壓力和/或改進的抗衝擊疲勞性。
文檔編號B32B27/34GK101517298SQ200780035776
公開日2009年8月26日 申請日期2007年9月21日 優先權日2006年9月26日
發明者M·布蘭奇, Y·格瑞, D·斯徹爾哈斯 申請人:蓋茨公司