专利名称：弯曲形状的树脂合成软管及用于生产所述软管的方法
技术领域：
本发明涉及一种弯曲形状的树脂合成软管以及用于生产这种弯曲形状的树脂合成软管的方法，所述软管包括设置在多个层的中间的树脂层，所述树脂层具有阻止被输送燃料渗透的性能并用作阻挡层。
背景技术：
在例如机动车辆中的燃料软管等流体输送软管的应用中，传统地使用由丙烯腈-丁二烯橡胶和聚氯乙烯(NBR/PVC混合物、NBR+PVC)等的混合物制成的典型的橡胶软管。这种橡胶软管具有高减震性、易装配性、和优秀的阻止燃料(汽油)渗透性。
然而，近来从保护全球环境的角度出发，对机动车辆燃料的渗透进行限制的规章更加严格，且阻止燃料渗透的要求预计今后将不断提高。
作为对策，发展并使用了一种树脂合成软管，所述软管包括被层压为外橡胶层的内侧的内表面层的树脂层，所述树脂层具有优秀的阻止燃料渗透性，从而用作阻挡层。
然而，由于树脂材料比橡胶硬，因此作为阻挡层的树脂层比较硬。因此，对包括层压在外橡胶层的内侧且到达软管的末端(软管的轴向端)的树脂层的软管而言，当软管被安装在匹配管上时，由于所述匹配管和限定软管的内表面的所述树脂层之间不牢固地结合导致密封性不足。
而且，由于限定软管的内表面的树脂层较硬，并具有较大的变形阻力，因此需要更大的力来将软管安装在或塞在匹配管上。这样导致了软管和匹配管不易连接的问题。
为了解决上述问题，在下述的专利文件1中公开了在图8中示出的软管。
在图8中，附图标记200表示树脂合成软管；附图标记202表示外橡胶层；以及附图标记204为层压在外橡胶层202的内表面上作为阻挡层的树脂层。
在树脂合成软管200中，在所述软管的待连接至由金属制成的匹配管206的端部上，未层压树脂层204，且外橡胶层202的内表面露出以直接安装在匹配管206上，并保持弹性接触关系。
而且，为了防止内部流动的燃料渗透在外橡胶层202的露出的内表面和匹配管206之间，且通过外橡胶层202的未层压有树脂层204的端部渗透到外部，在树脂合成软管200中，在树脂层204的端部中形成有环状槽部208，在所述环形槽部208中附连有由诸如氟橡胶(FKM)之类的材料制成的环形弹性密封构件210，且所述弹性密封构件210具有高的阻止燃料渗透性。树脂合成软管200被安装在匹配管206上，以使匹配管206弹性地接触弹性密封构件210的内表面。
同时，附图标记212表示隆起部分，所述隆起部分在匹配管206的前端部上沿径向向外的方向环状地隆起，附图标记214表示软管夹具，所述软管夹具用于通过沿直径收缩的方向夹紧外橡胶层202的树脂层204未层压于其上的端部的外周表面而将外橡胶层202的端部固定在匹配管206上。
在图8中示出的树脂合成软管200中，树脂层204未层压在树脂合成软管200的端部上。因此，当树脂合成软管200被安装在匹配管206上时，树脂层204不会施加较大的阻力，从而树脂合成软管200能够通过较小的力而容易地安装在匹配管206上。
并且，在树脂合成软管200的端部，外橡胶层202的内表面直接与匹配管206弹性接触，且在匹配管206和树脂合成软管200安装在匹配管上的部分之间能够提供良好的密封性。
此外，由于燃料软管必须被安排成不与周边零部件发生干涉，因此燃料软管典型地具有预定的弯曲形状。
具有这种弯曲形状的典型的橡胶软管通过下述的专利文件2中公开的以下方式进行生产。通过挤压形成细长的直的管状橡胶软管主体，且所述细长的直的管状橡胶软管主体被切成预定的长度以获得未被硫化的(或半硫化的)直的管状橡胶软管主体216。接着，如图9中所示，所述直的管状橡胶软管主体216被安装在芯棒218上，所述芯棒218由金属制成并且具有预定的弯曲形状，以使直的管状橡胶软管主体216被变形为弯曲的形状。在模压或安装之前，在芯棒218的表面上施加脱模剂。所述弯曲的管状橡胶软管主体通过安装在芯棒218上加热一预定时间被硫化。当硫化完成后，将弯曲形状的软管220从芯棒218上移出，并且洗涤，从而能够获得作为最终产品的弯曲形状的软管220。
然而，对于图8中示出的树脂合成软管200不能采用这种生产方法。对于图8中示出的树脂合成软管200，首先，外橡胶层202通过注射模塑法单独成型，且树脂层204形成在外橡胶层202的内表面上以至于遵循外橡胶层202的内表面的形状。
为了形成遵循外橡胶层202的内表面的形状的树脂层204，适于使用静电涂布装置。
通过以下方式施加静电涂布将注射喷嘴插入到软管的内部，尤其是外橡胶层202的内部，且将树脂粉末从注射喷嘴喷洒在软管的内表面上，从而外橡胶层202的内表面通过树脂粉末被静电涂布。
在静电涂布时，树脂膜通过以下方式形成将充负电或充正电的树脂粉末(典型为充负电树脂粉末)从注射喷嘴喷洒，树脂粉末通过静电场飞至并附连至作为反向电极(正电极)的外橡胶层202的内表面上。
在这种静电涂布的步骤中，为了形成具有预期厚度的树脂层204，通常执行多于一个循环的静电涂布。具体而言，在树脂粉末附连至外橡胶层202的内表面上之后，树脂粉末通过加热而被熔化并随后被冷却。然后，通过静电涂布进一步将另外的树脂粉末喷洒到上述树脂粉末上，从而将另外的树脂粉末附连到上述树脂粉末上，另外的树脂粉末通过加热而被熔化并随后被冷却。通过这种方式，重复静电涂布的循环直到形成具有期望厚度的树脂层204。
在这种情况下，整个生产步骤如下。
首先，通过注射模塑法形成外橡胶层202。接着在预处理过程中将外橡胶层202干燥和洗涤，并再次干燥。随后，通过静电涂布将树脂粉末附连至外橡胶层202的内表面上。外橡胶层202的内表面上的树脂粉末通过加热而被熔化并随后被冷却。此后，执行静电涂布(通过树脂粉末的静电涂布、熔化和冷却来附连)的第二循环，并重复这种循环(通过树脂粉末的静电涂布、熔化和冷却来附连)以获得具有期望壁厚的树脂层204。在树脂层204完成后，具有阻止燃料渗透性的环形弹性密封构件210插入穿过外橡胶层202的轴向端部，以置放在预定的位置。
如上所述，需要大量的步骤来生产在图8中示出的树脂合成软管200，因此树脂合成软管200的生产成本必然增加。
尽管上面参考作为实例的燃料软管进行描述，然而可以预期类似的问题对于任何包括树脂层的树脂合成软管而言是共通的，所述树脂层限定外橡胶层的内侧上的内表面层，以防止输送的流体渗透，并且所述树脂层用作具有阻止被输送流体渗透的性能的阻挡层。
因此，本发明的发明者发明出一种多层构造的树脂合成软管，在所述树脂合成软管中，进一步将内橡胶层层压在的树脂层的内侧上，以作为内表面层。
多层构造的树脂合成软管能够通过树脂层来提供对被输送流体的渗透阻力(阻挡性)。而且当将树脂合成软管安装在匹配管上时，限定树脂合成软管的内表面的内橡胶层弹性变形，从而允许工作者通过较小的力容易地将树脂合成软管安装在匹配管上，即通过较小的力容易地将树脂合成软管连接至匹配管。
而且，由于树脂合成软管被连接至匹配管以使匹配管与内橡胶层弹性接触，因此能够在匹配管和树脂合成软管的连接至匹配管的部分之间提供良好的密封性。
而且，在多层构造的树脂合成软管中，由于树脂层能够形成在软管的轴向边缘，因此能够省略在图8中示出的对被输送流体具有高阻止渗透性能的昂贵的环形密封构件210。
此外，在多层构造的树脂合成软管中，由于树脂层能够形成在软管的轴向边缘，因此可以以如图9中示出的生产方法相同的方法生产树脂合成软管。
具体而言，通过挤压来接连地相互层压内橡胶层、树脂层和外橡胶层以形成具有多层构造的直的管状软管主体。所述直的管状软管主体未被硫化或被半硫化。接着将所述直的管状软管主体安装在具有预定弯曲形状的芯棒上，以使所述直的管状软管主体被变形，被安装在芯棒上的弯曲的管状软管主体通过加热硫化，并由此能够获得弯曲形状的树脂合成软管。
在这种生产方法中，可以以比从前低很多的成本来生产树脂合成软管。
然而，发明人以这种方式测试生产了弯曲形状的树脂合成软管，并发现产生了以下问题。
图10具体示出了这个问题。
延长的管状软管主体通过挤压形成并被切成预定的长度，由此获得在图10A中以附图标记222表示的直形的管状软管主体。所述管状软管主体222未被硫化(或被半硫化)，并且具有包括外橡胶层202、树脂层204和限定管状软管主体222的内表面的内橡胶层224的多层构造。
当将管状软管主体222安装在具有弯曲形状的芯棒218上时，在软管主体222的弯曲部的内侧上，树脂层204呈现出波形变形现象，结果外橡胶层202也呈现出类似的波形变形现象。
据估计产生这种波形变形的原因如下。
当管状软管主体222被安装在芯棒218上时，在弯曲部的外侧上，沿轴向的拉力被施加在管状软管主体222上，且管状软管主体222趋向于沿轴向(软管的轴向)延长并降低管状软管主体222的外侧的壁厚。
另一方面，在弯曲部的内侧上，轴向压缩力施加在管状软管主体222上，且所述管状软管主体222倾向于沿轴向强制收缩并略微增加壁厚。
当软管不包括树脂层204而仅包括橡胶层(或包括橡胶层和加强层)时，软管能够遵守通过拉出力变形和压缩下的变形，即管状软管主体222能够变形至充分地遵循芯棒218的弯曲形状，而不会产生上述的波形变形。
然而，在具有树脂层204的树脂合成软管中，树脂层204不能变形至顺利地遵循芯棒218的弯曲的形状，尤其是，在树脂层204的弯曲部的内侧上，由于轴向的压缩导致尺寸收缩，因此产生过长或松懈，并产生轴向松弛，结果产生如图10B所示的波形变形。
JP-A，2002-54779[专利文件2]JP-A，11-9099
发明内容根据前述的情况，本发明的目的在于提供一种树脂合成软管并提供一种生产所述树脂合成软管的方法，所述树脂合成软管能够防止树脂层中的波形变形现象，并且具有优秀的阻止被输送燃料渗透性。
根据本发明，在此提供一种新颖的弯曲形状的树脂合成软管，所述弯曲形状的树脂合成软管包括至少一个弯曲部。或者所述弯曲形状的树脂合成软管的确定轴向位置处或一个轴向位置处包括至少一个弯曲部。所述树脂合成软管具有多层构造，且所述树脂合成软管包括树脂层，其具有阻止被输送流体渗透的性能，并用作阻挡层；内橡胶层，其位于所述树脂层的内侧上作为内表面层；以及外橡胶层，其位于所述树脂层的外侧。所述树脂合成软管通常形成或整体为以下形状。所述树脂合成软管具有一个轴向端部，其直径大于所述树脂合成软管的另一个轴向端部的直径。所述弯曲部形成为以下形状即从所述弯曲部的靠近所述树脂合成软管的所述另一个轴向端部的弯曲起始端(具有较小直径)连续地，例如渐进地增加直径至所述弯曲部的靠近所述树脂合成软管的所述一个轴向端部的弯曲终止端(具有较大直径)。当树脂合成软管包括多个弯曲部时，无需使所有的弯曲部形成从弯曲起始端连续地增加直径至弯曲终止端的形状。
根据本发明的一个方案，在弯曲形树脂合成软管中，形成多个弯曲部，或在多个确定的轴向位置或多个轴向位置形成多个弯曲部。各弯曲部形成为从弯曲起始端连续地，例如渐进地增加直径至弯曲终止端的形状。所述多个弯曲部以从所述树脂合成软管的所述另一个轴向端部向所述一个轴向端部增加直径的顺序设置。例如，所述多个弯曲部设置为在任意两个相邻的弯曲部中，靠近所述一个轴向端部的弯曲部的直径大于靠近所述另一个轴向端部的弯曲部的直径。
根据本发明，在此提供一种新颖的用于生产弯曲形状的树脂合成软管的方法。所述方法包括通过挤压来接连地相互层压内橡胶层、树脂层和外橡胶层以形成直的管状软管主体的步骤；制备具有与弯曲形状的树脂合成软管的内表面的形状相对应的形状的芯棒的步骤；将直的管状软管主体相对安装在芯棒上并使所述直的管状软管主体变形以获得弯曲的管状软管主体的步骤；以及硫化所述弯曲的管状软管主体以获得弯曲形状的所述树脂合成软管的步骤。
所述直的管状软管主体为多层的、可塑性变形的、并且进一步为未硫化的或半硫化的。
如上所述，树脂合成软管具有包括树脂层、在所述树脂层的内侧上作为内表面层的内橡胶层、和在所述树脂层的外侧上的外橡胶层的多层构造。所述树脂合成软管的确定轴向位置处包括至少一个弯曲部。所述树脂合成软管具有一个轴向端部和另一个轴向端部。所述树脂合成软管的一个轴向端部的直径大于另一个轴向端部的直径。并且，所述弯曲部具有靠近所述树脂合成软管的所述另一个轴向端部的弯曲起始端和靠近所述树脂合成软管的所述一个轴向端部的弯曲终止端。所述弯曲起始端的直径小于弯曲终止端的直径。所述弯曲部形成为以下形状即从具有较小直径的所述弯曲起始端(弯曲部的靠近所述树脂合成软管的所述另一个轴向端部的一端)连续地例如渐进地增加直径至具有较大直径的所述弯曲终止端(弯曲部的靠近所述树脂合成软管的所述一个轴向端部的一端)。
根据本发明，弯曲部具有连续地增加直径的形状。当未硫化或半硫化的直的管状软管主体被安装在具有相应弯曲形状的芯棒上以提供具有弯曲形状的管状软管主体时，在所述弯曲部的内侧和外侧上，树脂层未呈现出波形变形的现象，因此，所述管状软管主体能够在整个长度上提供所期望的弯曲形状。
如上所述在所述弯曲部的内侧上产生波形变形的原因在于所述弯曲部的内侧沿轴向收缩，并因此产生沿轴向过长、松弛或松懈。
在此，根据本发明，所述弯曲部具有沿所述树脂合成软管的轴向连续地增加直径的形状。因此，在将管状软管主体安装在芯棒上的过程中，所述弯曲部的内侧上产生的过长，即松弛或松懈被所述弯曲部增加的直径吸收、弥补或消除。也就是说，由于树脂层被迫增加直径，因此通过树脂层沿轴向的延长使松弛或松懈被吸收或弥补。
同时，根据具体情况，为了实现在不同直径的匹配管之间连接的目的，诸如燃料软管之类的流体输送软管的一个轴向端部的直径大于另一个轴向端部的直径。本发明涉及这种软管，并且本发明的树脂合成软管具有设计为其一个轴向端和另一个轴向端的直径不同的优点。
根据本发明的一个方案，所述树脂合成软管在确定的轴向位置处具有多个弯曲部，并且所述多个弯曲部以从所述树脂合成软管的所述另一个轴向端部向所述一个轴向端部增加直径的顺序设置。所述多个弯曲部各自具有不同的直径。所述多个弯曲部被设置为在任意两个相邻的弯曲部中，靠近所述一个轴向端部的弯曲部的直径大于靠近所述另一个轴向端部的弯曲部的直径。在这种构造中，在各弯曲部上，上述波形变形现象能够被顺利地防止。同时，在生产过程中，未硫化或半硫化的直的管状软管主体能够被毫无困难地顺利地安装在芯棒上，并且在芯棒上变形。并且，在硫化步骤之后，所述树脂合成软管能够从所述芯棒毫无困难地相对顺畅地移出。
根据本发明的用于生产弯曲形状的树脂合成软管的方法包括通过挤压来接连地相互层压内橡胶层、树脂层和外橡胶层以形成未硫化或半硫化的可塑性变形的多层构造的直的管状软管主体的步骤；制备具有与弯曲形状的芯棒的步骤；将直的管状软管主体相对安装在芯棒上从而使所述直的管状软管主体变形以获得弯曲的管状软管主体的步骤；以及硫化所述弯曲的管状软管主体以获得弯曲形状的所述树脂合成软管的步骤。在这种生产方法中，上述弯曲形状的树脂合成软管能够被以少量的步骤容易地生产，从而能够以比从前低很多的成本提供。
现将参考附图详细描述本发明的优选实施例。
图1为根据本发明的一个实施例的弯曲形状的树脂合成软管的立体图，其中示出了局部被切除的情况。
图2A为弯曲形状的树脂合成软管的全剖面图。
图2B为弯曲形状的树脂合成软管的全侧面图。
图3A为弯曲形状的树脂合成软管的弯曲部的放大视图。
图3B为图3A的弯曲部的剖面视图。
图4为示出了弯曲形状的树脂合成软管的生产方法的相应步骤的视图。
图5A为用于解释传统的树脂合成软管的缺点的视图。
图5B为用于解释本发明的弯曲形状的树脂合成软管的优点的视图。
图6为根据本发明的改型的弯曲形状的树脂合成软管的立体图。
图7为根据本发明的又一改型的弯曲形状的树脂合成软管的立体图。
图8A为传统的树脂合成软管的剖面图。
图8B为图8A的传统的树脂合成软管的一部分的放大视图。
图9为示出了用于生产弯曲形状的传统的树脂合成软管的典型的生产方法的视图。
图10A为示出了管状软管主体的多层构造的视图。
图10B为用于解释在弯曲形状的传统的树脂合成软管中产生的缺陷的视图。
具体实施例方式
在图1和图2中，附图标记10表示作为适于诸如燃料软管之类的软管的流体输送软管的树脂合成软管(此后简称为软管)。软管10具有多层构造，所述多层构造包括树脂层12，其作为阻挡层具有阻止被输送流体渗透的性能；外橡胶层14，其位于所述树脂层12的外侧上；以及内橡胶层16，其作为内表面层位于所述树脂层12的内侧上。
在此，作为中间层的树脂层12形成为从软管10的一个轴向端部延伸至另一个轴向端部，或从软管10的一个轴向边缘部分延伸至另一个轴向边缘部分。
在本实施例中，内橡胶层16采用丙烯腈-丁二烯橡胶；树脂层12采用由至少三种单体四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯(THV)组成的氟热塑性塑料共聚物；以及外橡胶层14采用NBR+PVC.
在此，各层(一个层和相邻的层)之间的结合强度等于或大于10N/25mm，并且所述层彼此牢固地结合。在对结合强度进行评估的各样品中，各层的分界面上没有发生剥离，但是母体材料被损坏。树脂层12和内橡胶层16、树脂层12和外橡胶层14通过硫化结合而彼此结合，然而也可以通过粘合剂彼此结合。
内橡胶层16、树脂层12和外橡胶层14可以由以下材料制成或构成，也可以由上述材料的结合制成或构成。
具体而言，对于内橡胶层16，适于使用诸如NBR(丙烯腈含量等于或大于质量的30％)，NBR+PVC(丙烯腈含量等于或大于质量的30％)，FKM，氢化丙烯腈丁二稀橡胶(H-NBR)之类的材料。
内橡胶层16的壁厚可以约为1.0mm-2.5mm。
对于作为中间层的树脂层12，适于使用诸如THV、聚偏二氟乙烯(PVDF)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、聚氯三氟乙烯(CTFE)、乙烯-乙烯醇(EVOH)、聚萘二酸丁二酯(PBN)、聚对苯二酸丁二酯(PBT)、聚苯硫醚(PPS)之类的材料。
树脂层12的壁厚可以约为0.03mm-0.3mm。
THV与EVOH和PVDF相比具有柔韧性，因此适于用作具有树脂层和橡胶层的软管的阻挡材料。与聚四氟乙烯(PTFE)和EVOH相比，ETFE和THV易于被挤压成型，易于被层压至橡胶，并对橡胶具有优秀的粘附性。另一方面，PBN和PBT与THV相比具有较少的柔韧性。然而PBN和PBT具有优秀的阻止燃料渗透的性能，并且与THV相比能够形成较薄的壁。因此，类似于由THV制成柔韧的软管，柔韧的软管也可以由PBN和PBT制成。
另一方面，对于外橡胶层14，适于使用诸如NBR+PVC、表氯醇环氧乙烷共聚物(ECO)、氯磺化聚乙烯橡胶(CSM)、NBR+丙烯酸酯橡胶(NBR+ACM)、NBR+三元乙丙橡胶(NBR+EPDM)、和EPDM之类的材料。
外橡胶层14的壁厚可以约为1.0mm-3.0mm。
软管10整体上具有弯曲或弯折的形状，即在图2中示出的软管10的三个轴向位置处具有三个弯曲部10-1、10-2和10-3。
软管10具有直的部分或直的管状部分10-4、10-5、10-6和10-7，这些部分由软管10的轴向相对的端部、弯曲部10-1和10-2之间的部分、以及弯曲部10-2和10-3之间的部分分别限定。
同时，软管10的沿其轴线的每个横截面均为圆形(完整的圆形)。
在软管10中，一个轴向端部的直径大于另一个轴向端部的直径。具体而言，软管10的一个轴向端部的内直径ID2和外直径OD2分别大于软管10的另一个轴向端部的内直径ID1和外直径OD1。
在本实施例中，在软管10中，各弯曲部10-1、10-2和10-3形成为以下形状即从靠近软管10的所述另一个轴向端部的具有较小直径的弯曲起始端向靠近软管10的所述一个轴向端部的具有较大直径的弯曲终止端渐进地且连续地增加直径。
而且，弯曲部10-1、10-2和10-3以内直径和外直径均增加的顺序设置。即弯曲部10-2的内直径和外直径大于弯曲部10-1的内直径和外直径，且弯曲部10-3的内直径和外直径大于弯曲部10-2的内直径和外直径。
具体而言，在本实施例中，软管10的一个轴向端部的内直径ID2相对于另一个轴向端部的内直径ID1增加30％。即作为各弯曲部10-1、10-2和10-3的直径增加的结果，内直径ID2大于内直径ID130％。
即在弯曲部10-1中，在弯曲起始端处的内直径等于ID1，而在弯曲终止端增加约10％。
在弯曲部10-2中，在弯曲起始端处的内直径等于弯曲部10-1的弯曲终止端的内直径，而在弯曲终止端增加约10％。
而且，在弯曲部10-3中，在弯曲起始端处的内直径等于弯曲部10-2的弯曲终止端的内直径，而在弯曲终止端增加约10％，且最终变得与所述一个轴向端部的内直径ID2相等。
在此，如图3所示，各弯曲部10-1、10-2和10-3从其弯曲起始端向其弯曲终止端增加内直径和外直径，并保持沿其轴线的每个横截面为圆形。
图4示出了上述弯曲形状的软管10的生产方法的相应步骤。
在图中，附图标记30表示金属芯棒，所述芯棒具有与软管10的内表面相对应的弯曲形状的外表面。
具体而言，芯棒30具有弯曲部(增加直径部)30-1、30-2和30-3，以及直的管形部分30-4、30-5、30-6和30-7，它们相应于软管10的弯曲部10-1、10-2和10-3，以及直的管状部分10-4、10-5、10-6和10-7。
在根据本实施例的生产方法中，首先内橡胶层16、树脂层12和外橡胶层14通过挤压来接连地相互层压以获得延长的直的管状主体。所述延长的直的管状主体被切成一定的长度，从而获得可塑性变形的且未硫化的直的管状软管主体10A。这种直的管状软管主体10A的直径等于待生产的软管10的所述另一个轴向端部的较小的直径。所述直的管状软管主体10A具有例如沿其整个长度的相等的直径。
所述直的管状软管主体10A可以随后被半硫化。根据具体情况，所述直的管状软管主体10A的直径可以小于待生产的软管10的所述另一个轴向端部的较小的直径。
接着，将所述直的管状软管主体10A安装在芯棒30上并变形为遵循芯棒30形状的形状。将其中具有芯棒30的弯曲的管状软管主体置入硫化罐，并通过加热预定的时间来进行硫化，以获得硫化的弯曲的管状软管主体(弯曲形的软管10)。其中具有芯棒30的所述硫化的弯曲的管状软管主体(弯曲形状的软管10)被从硫化罐中取出，且芯棒30从所述硫化的弯曲的管状软管主体(弯曲形状的软管10)中被相对移出，从而获得在图2中示出的弯曲形状的软管10。
在不同于图4中示出的芯棒，即芯棒在弯曲部的直径并非渐进地且连续地增加，而是沿其整个长度具有均一的外直径的情况下，即在完成的硫化软管沿其整个轴向长度具有均一的内直径和外直径的情况下，当硫化前的直的管状软管主体10A被安装在弯曲形状的芯棒上时，如图5(A)所示，在芯棒的弯曲部的内侧上，树脂层12呈现出波形变形的现象。
相反，在本实施例中，芯棒30在弯曲部30-1、30-2和30-3上直径渐进地且连续地增加。因此，当所述直的管状软管主体10A被安装在芯棒30上并发生变形时，所述树脂层12的各弯曲部的内侧上和外侧上未呈现出波形变形的现象。因此，所述直的管状软管主体10A能够顺利地完全地形成期望的弯曲形状。
由于软管10在各弯曲部10-1、10-2和10-3上沿其轴线直径渐进地且连续地增加，因此如图5(B)所示，在弯曲部的内侧上产生的过长、松弛和松懈通过沿周向的延长被吸收，或基于弯曲部的直径的连续增加(即树脂层12的被迫的沿直径的膨胀)通过沿周向的延长被弥补。结果，能够顺利地防止在各弯曲部10-1、10-2和10-3的内侧上产生上述波形变形现象。
如上所述，根据本实施例，软管10能够顺利地整体形成期望的弯曲形状而不会呈现出波形变形的现象。
在生产软管10的过程中，所述直的管状软管主体10A能够被毫无困难地顺利地安装在芯棒30上并且在芯棒30上变形。并且，管状软管主体在硫化后(软管10)能够容易地通过较小的拔力从芯棒30相对移出。并且，弯曲形状的软管10能够以少量的步骤容易地生产，从而以比从前低很多的成本生产。
在上述实施例的软管10中，内橡胶层16包括一个单层。然而如图6所示，内层16可以具有双层构造，所述双层构造包括限定最内侧表面的第一层(橡胶层)16-1和位于所述第一层16-1的外侧上的第二层(橡胶层)16-2。
在这种四层软管10中，各层(一个层和相邻的层)之间的结合强度等于或大于10N/25mm，并且所述层彼此牢固地结合。在对结合强度进行评估的各样品中，各层的分界面上没有发生剥离，但是母体材料被损坏。树脂层12和所述第二层16-2、树脂层12和外橡胶层14通过硫化结合而彼此结合，然而也可以通过粘合剂彼此结合。
在这种四层软管10中，各层用的材料可以按照以下方式结合。
对于所述第一层16-1，适于使用诸如FKM、NBR(丙烯腈含量等于或大于质量的30％)，NBR+PVC(丙烯腈含量等于或大于质量的30％)之类的材料。
所述第一层16-1的壁厚可以约为0.2mm-1.0mm。
另一方面，对于所述第二层16-2，适于使用诸如NBR(丙烯腈含量等于或大于质质量的30％)、或NBR+PVC(丙烯腈含量等于或大于质量的30％)之类的材料。
所述第二层16-2的壁厚可以约为1mm-2mm。
位于所述层的中间的树脂层12和外橡胶层12可以如上所述地制成。
尤其是优选地，所述第一层16-1使用具有优秀的阻止汽油渗透性能的FKM。通过使用FKM制造所述第一层16-1，不仅能够确保通过树脂层12提供燃料渗透阻止功能，而且还能确保端部渗透防止功能，以有效地防止燃料渗透穿过内表面层，且接着在软管10的与诸如匹配管之类的匹配构件连接的轴向端部渗透出软管10的轴向边缘。为了确保软管10和匹配管等容易地连接的目的，所述内橡胶层16的壁厚等于或大于1mm。然而，当内橡胶层16完全由FKM制成时，软管10的成本增加。因此，由于成本的原因，对于所述第二层16-2，则使用廉价的NBR(丙烯腈含量等于或大于质量的30％)或NBR+PVC(丙烯腈含量等于或大于质量的30％)。
如图7所示，软管10可以具有包括位于树脂层12和外橡胶层14之间的中间橡胶层13(中间橡胶层13可以被认为是外橡胶层的第一层，而外橡胶层14可以被认为是外橡胶层的第二层)。
在具有图7的四层构造的软管10中，各层(一个层和相邻的层)之间的结合强度等于或大于10N/25mm，并且所述层彼此牢固地结合。在对结合强度进行评估的各样品中，各层的分界面上没有发生剥离，但是母体材料被损坏。树脂层12和内橡胶层16、树脂层12和中间橡胶层13分别通过硫化结合而彼此结合，然而也可以通过粘合剂彼此结合。
在具有图7的四层构造的软管10中，内橡胶层16、树脂层12、中间橡胶层13和外橡胶层14可以通过以下材料的结合构造。
对于所述内橡胶层16，适于使用诸如FKM、NBR(丙烯腈含量等于或大于质量的30％)、NBR+PVC(丙烯腈含量等于或大于质量的30％)之类的材料。
所述内橡胶层16的壁厚可以约为0.2mm-1.0mm。
对于作为中间层的树脂层12，适于使用诸如THV、PVDF或ETFE之类的氟型树脂，以及使用聚酰胺(PA)或诸如PA6、PA66、PA11或PA12之类的尼龙树脂。
所述树脂层12的壁厚可以约为0.03mm-0.3mm。
另一方面，对于中间橡胶层13，适于使用NBR(丙烯腈含量等于或大于质量的30％)、NBR+PVC(丙烯腈含量等于或大于质量的30％)、ECO、CSM、NBR+ACM、NBR+EPDM、丁基橡胶(IIR)、EPDM+IIR、或EPDM。
所述中间橡胶层13的壁厚可以约为0.2mm-2.0mm。
对于外橡胶层14，适于使用诸如NBR(丙烯腈含量等于或大于质量的30％)、NBR+PVC(丙烯腈含量等于或大于质量的30％)、ECO、CSM、NBR+ACM、NBR+EPDM、IIR、EPDM+IIR、以及EPDM之类的材料。
所述外橡胶层14的壁厚可以约为1mm-3mm。
同时，整个壁厚，即图7的软管10的适宜的壁厚约为2.5mm-6.0mm。当软管10的壁厚小于2.5mm时，软管10的阻止汽油渗透的性能是不足的。当软管10的壁厚大于6mm时，软管10的柔韧性是不足的。
在此，当外橡胶层14(外橡胶层的第二层)或中间橡胶层13(外橡胶层的第一层)由IIR或EPDM+IIR制成时，由于IIR和EPDM+IIR具有耐醇性，因此外橡胶层14或中间橡胶层13提供汽油燃料渗透阻力，并被用作阻挡层。因此，即使当树脂层12形成薄壁以增强软管10的柔韧性和弹性时，软管10的阻止汽油燃料渗透的性能不会变得不足。并且，即使当树脂层12由替代氟型树脂的具有优秀的阻止汽油渗透性能的廉价的PA或尼龙树脂制成时，也能够保持软管10的充分的阻止汽油燃料渗透的性能。
接着，对包括由IIR制成的中间橡胶层的软管的测试样品进行了阻止汽油渗透性能的评估，其结果在表1中示出。
评估通过以下方式进行。准备了四个软管的测试样品或样本(A)、(B)、(C)和(D)，各样品的内直径为24.4mm，壁厚为4mm，长度为300mm。测试样品(A)具有包括NBR的内橡胶层、THV(具体为THV815THV815为Dyeneon，LLC的商标为Dyneon的商用产品产品号)的树脂层、以及NBR+PVC的外橡胶层的三层构造；测试样品(B)具有包括NBR的内橡胶层、THV(THV815，壁厚0.11mm)的树脂层、IIR的中间橡胶层(外橡胶层的第一层)、以及NBR+PVC的外橡胶层(外橡胶层的第二层)的四层构造；测试样品(C)具有包括NBR的内橡胶层、THV(THV815，壁厚0.08mm)的树脂层、IIR的中间橡胶层(外橡胶层的第一层)、以及NBR+PVC的外橡胶层(外橡胶层的第二层)的四层构造；以及测试样品(D)具有包括NBR的内橡胶层、尼龙(PA11)的树脂层、IIR的中间橡胶层(外橡胶层的第一层)、以及NBR+PVC的外橡胶层(外橡胶层的第二层)的四层构造。在表1的“样本”和“壁厚”栏，分别示出仅仅是树脂层和中间橡胶层的材料和壁厚(在测试样品(A)中，仅树脂层和外橡胶层的材料和壁厚)。在各测试样品(A)(B)(C)和(D)中，设有两个隆起部(最大外直径为27.4mm)的外直径为25.4mm的圆切角金属管被压配合入样品的各端部，且其中一个金属管被塞子闭合。而且，通过另一个金属管将测试流体(燃料C+体积含量占10％的乙醇)供应至各测试样品(A)、(B)、(C)和(D)中，其所述另一个金属管通过螺纹型塞子被闭合以将测试流体封闭在各测试样品(A)、(B)、(C)和(D)中。接着，允许各测试样品(A)、(B)、(C)和(D)中在40℃中停留3000小时(每168个小时替换测试流体)。接着，通过根据CARB(加州空气资源协会(California Air ResourcesBoard))的SHED(密封箱蒸发量测定(Sealed Housing for EvaporativeDetection))方法，基于DBL(昼间换气损失(Diurnal Breathing Loss))模型，在三天内每天对各测试样品(A)、(B)、(C)和(D)测量碳氢化合物(HC)的渗透量。对于各测试样品(A)、(B)、(C)和(D)，当最大渗透量被检测出后，适用为一天的渗透量。
表1
注意*1)THV815为Dyneon LLC的商标为Dyneon的商用产品的产品号。
从表1的结果中可以看出，包括由NBR+PVC制成的外橡胶层的测试样品(A)和包括由IIR制成的中间橡胶层的测试样品(C)的HC渗透量相同，即4.2mg/软管。然而，就树脂层的壁厚而言，测试样品(A)的树脂层的壁厚为0.11mm，其大于测试样品(C)的树脂层的壁厚0.08mm。因此，当软管包括由IIR制成的橡胶层时，通过建立壁厚减少约30％的树脂层能够确保相等的阻止汽油渗透的性能。包括由NBR+PVC制成的外橡胶层的测试样品(A)和包括由IIR制成的中间橡胶层的测试样品(B)的树脂层的壁厚相同，为0.11mm。然而，HC的渗透量不同，即在测试样品(A)中为4.2mg/软管，在测试样品(B)中为2.7mg/软管。当软管包括同样壁厚的树脂层时，通过以IIR制造橡胶层，阻止HC渗透的性能会降低约35％。而且，在包括由IIR制成的中间橡胶层和由PA11制成树脂层的测试样品(D)中，通过将树脂层的壁厚增加约80％，与测试样品(A)相比，HC的渗透量能够降低约10％。这种评估看起来也可以基本上应用于包括由EPDM+IIR制成的中间橡胶层的软管。
这样，当软管通过将从上述材料中适当选出的材料进行组合而被构造为四层时，在燃料软管中能够进一步增强对被输送流体的渗透阻力，能够进一步增强对酸性汽油的阻力，或还能够进一步增强对乙醇汽油的热阻或阻力。而且，通过降低软管的树脂层的壁厚，可以改善软管的柔韧性。
此外，在图1、图6或图7中示出的软管10中，外橡胶层14(在图7的软管10中，中间橡胶层13和外橡胶层14)的橡胶硬度可以被设置为等于或大于内橡胶层16(在图6的软管10中，第一层16-1和第二层16-2)的硬度，且内橡胶层16(在图6的软管10中，第一层16-1和第二层16-2)的永久伸长或永久伸长率可以被设置为等于或小于90％。即典型地，在多层层压结构的燃料软管中，其中所述多层层压结构包括作为阻挡层的具有阻止燃料渗透的性能的树脂层、在树脂层的内侧上作为内表面层的内橡胶层、和在所述树脂层的外侧上的外橡胶层，外橡胶层的橡胶硬度可以被设置为等于或大于内橡胶层的橡胶硬度，且内橡胶层的永久伸长或永久伸长率可以被设置为等于或小于90％。而且，内橡胶层的永久伸长是指示其疲劳特性或松弛特性的指标。所述永久伸长如下确定(规定)。在此，永久伸长意味着根据日本工业标准(Japan Industrial Standard)(JIS)K6262的测试样本的永久伸长。从产品或一件样品中取出的根据JIS K6251的第7号形式的测试样本被持续地拉长其原始长度的50％，且被允许在100℃中停留72个小时。此后，测量所述测试样本的永久伸长率。
通过将外橡胶层的橡胶硬度设定为等于或大于内橡胶层的橡胶硬度，当外橡胶层通过软管夹具被沿直径收缩方向夹紧以将软管连接至匹配管时，夹紧力能够被顺利地传递至内橡胶层，从而软管在良好的或充足的夹紧力下能够被连接至匹配管。由此，解决了由于在将软管连接至匹配管的过程中缺少夹紧力而导致的密封特性降低且阻止燃料渗透的性能削弱的问题。而且，所述软管能够通过较小的力容易地安装在匹配管上。
而且，由于内橡胶层的永久伸长被设置为等于或小于90％，可以在很长的时期内防止由于内橡胶层的疲劳而夹紧力降低，以及由此的密封压力的降低和阻止燃料渗透的性能减弱。
内橡胶层16(在图6的软管10中，第一层16-1和第二层16-2)的橡胶硬度可以被设置在65-80的范围内。典型地，在多层层压结构的燃料软管中，其中所述多层层压结构包括作为阻挡层的具有阻止燃料渗透的性能的树脂层、在树脂层的内层上作为内表面层的内橡胶层、和在所述树脂层的外侧上的外橡胶层，外橡胶层的橡胶硬度可以被设置为等于或大于内橡胶层的硬度，内橡胶层的永久伸长或永久伸长率可以被设置为等于或小于90％，且内橡胶层的橡胶硬度可以被设置在65-80的范围内。当内橡胶层的橡胶硬度超过80时，所述内橡胶层太硬以至于不能通过软管夹具顺利地将夹力传递至内橡胶层并遵循匹配管的形状变形，从而导致密封特性不足，并且为了将软管安装至匹配管需要相当大的力，这样导致了软管的安装变得不那么容易。另一方面，当内橡胶层的橡胶硬度低于65时，连接匹配构件(匹配管)的连接部分的夹紧力是不足的，且在车辆碰撞的情况下，相对于匹配构件(匹配管)的拔出阻力被减弱。
而且，外橡胶层14(在图7的软管10中，中间橡胶层13和外橡胶层14)的橡胶硬度可以被设置在65-85的范围内。典型地，在多层层压结构的燃料软管中，其中所述多层层压结构包括作为阻挡层的具有阻止燃料渗透的性能的树脂层、在树脂层的内层上作为内表面层的内橡胶层、和在所述树脂层的外侧上的外橡胶层，外橡胶层的橡胶硬度可以被设置为等于或大于内橡胶层的硬度，内橡胶层的永久伸长或永久伸长率可以被设置为等于或小于90％，且外橡胶层的橡胶硬度可以被设置在65-85的范围内。当外橡胶层的橡胶硬度超过85时，所述外橡胶层过硬且易于断裂，且诸如抗臭氧性能、抗扯强度、和耐低温性等特性或物理特性被减弱。因此，外橡胶层的橡胶硬度优选被设置为不超过85。另一方面，当外橡胶层的橡胶硬度低于65时，外橡胶层柔韧性过强。当外橡胶层的外周表面通过软管夹具被夹紧时，夹力仅被外橡胶层吸收，从而夹紧力难以通过中间树脂层传递至内橡胶层。在此，橡胶硬度意味着由根据JISK6253的硬度计A型(弹簧秤)测量的橡胶硬度。
尽管上面已经描述了优选的实施例，然而这些优选的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。
例如，在具有多个弯曲部的软管中，无需使所有的弯曲部均渐进地且连续地增加直径。即当弯曲部具有很小的曲率或在弯曲部的内层上没有呈现出波形变形现象时，所述弯曲部可以在从其弯曲起始端向其弯曲终止端的整个长度上形成均一的直径。
在具有单一弯曲部的软管中，所述单一弯曲部的渐进的且连续的直径增长率可以被确定为对应于软管的具有较小直径的所述另一个轴向端部和软管的具有较大直径的所述一个轴向端部之间的直径差。即所述单一弯曲部的弯曲起始端的直径可以等于软管的所述另一个轴向端部的直径，且所述单一弯曲部的弯曲终止端的直径可以等于软管的所述一个轴向端部的直径。
在不脱离本发明的范围的情况下，本发明能够通过各种改型来实现。
权利要求
1.一种弯曲形状的树脂合成软管，其包括位于所述树脂合成软管的确定的轴向位置处的至少一个弯曲部(10-1、10-2、10-3)且具有多层构造，所述树脂合成软管(10)包括树脂层(12)，其具有阻止被输送流体渗透的性能并用作阻挡层；内橡胶层(16)，其位于所述树脂层(12)的内侧上作为内表面层；以及外橡胶层(14)，其位于所述树脂层(12)的外侧上，其中所述树脂合成软管(10)具有一个轴向端部，其直径大于所述树脂合成软管(10)的另一个轴向端部的直径，所述弯曲部(10-1、10-2、10-3)形成为从靠近所述树脂合成软管(10)的所述另一个轴向端部的具有较小直径的弯曲起始端到靠近所述树脂合成软管(10)的所述一个轴向端部的具有较大直径的弯曲终止端连续地增加直径的形状。
2.如权利要求1所述的弯曲形状的树脂合成软管，其中在多个确定的轴向位置处形成多个所述弯曲部(10-1、10-2、10-3)，各所述弯曲部(10-1、10-2、10-3)形成为从所述弯曲起始端到所述弯曲终止端连续地增加直径的形状，所述多个弯曲部(10-1、10-2、10-3)以从所述树脂合成软管(10)的所述另一个轴向端向所述一个轴向端增加直径的顺序设置。
3.一种用于生产在权利要求1或2中限定的弯曲形状的树脂合成软管的方法，包括通过挤压来接连地相互层压内橡胶层(16)、树脂层(12)和外橡胶层(14)以形成直的管状软管主体(10A)的步骤，所述直的管状软管主体(10A)是多层的并且可塑性变形，所述直的管状软管主体(10A)未被硫化或被半硫化；制备具有与弯曲形状的树脂合成软管(10)的内表面的形状相对应的形状的芯棒(30)的步骤；将所述直的管状软管主体(10A)相对安装在芯棒(30)上并使所述直的管状软管主体(10A)变形以获得弯曲的管状软管主体的步骤；以及硫化所述弯曲的管状软管主体以获得弯曲形状的所述树脂合成软管(10)的步骤。
全文摘要
本发明提供一种能够防止树脂层中出现波形变形且具有优秀的阻止被输送流体渗透的性能的树脂合成软管。这种弯曲形状的树脂合成软管(10)包括具有阻止被输送流体渗透的性能而用作阻挡层的树脂层(12)、在树脂层(12)的内侧上作为内表面层的内橡胶层(16)和树脂层(12)的外侧上的外橡胶层(14)。树脂合成软管(10)的一个轴向端部的直径大于另一个轴向端部，弯曲部(10－1、10－2、10－3)形成为从靠近所述树脂合成软管(10)的所述另一个轴向端部的具有较小直径的弯曲起始端到靠近所述树脂合成软管(10)的所述一个轴向端部的具有较大直径的弯曲终止端连续地增加直径的形状。
文档编号B29C35/02GK101046264SQ200710091880
公开日2007年10月3日 申请日期2007年3月28日 优先权日2006年3月28日
发明者坂崎一茂, 恒友功平 申请人:东海橡胶工业株式会社