低延伸率多层软管及其制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种低延伸率多层软管及其制造方法。该方法包括以下步骤：制造软管的第一层、第二层和第三层；将第一层引入第三层内；对第一层与第三层硫化，沿大致平行于其长度的方向对第一层与第三层进行拉伸；将第二层引入已硫化的第一层与第三层内，硫化。本发明可以有效地降低多层软管的延伸率，同时保持其回弹性能，从而提升多层软管的使用性能。
【专利说明】低延伸率多层软管及其制造方法
[0001]【技术领域】:
本发明涉及一种低延伸率多层软管及其制造方法，特别的涉及一种低延伸率流体输送多层软管及其制造方法，更特别的涉及一种低延伸率页岩油气开采用压裂液输送多层软管及其制造方法，属于流体传送装备【技术领域】。
[0002]【背景技术】:
目前开采页岩油气通常使用的是水力压裂技术，此技术是利用压裂液压裂岩石层，以释放页岩油气。运输压裂液需要使用中长距离的输送管道，目前常用的输送管道主要是软管。
[0003]软管具有承压高，输送流量大，连接方便，耐候性耐化学性好，能适应不同地形地貌，在非使用状态时呈扁平状，易收卷，贮藏运输体积小等优点。现有的流体输送软管通常由多层构成，最外层与地面接触，起保护作用；中间层，也叫增强层，通常由纤维编织而成，起增强管道强度的作用；最内层与所输送的液体接触，通常由耐腐蚀的材料所制造。
[0004]
【发明内容】
:
现有的软管制造方法可以选择共挤法或者翻带法。翻带法制作相对简单，单位时间产量高，设备投资较少，生产出的软管尺寸稳定性好，在使用后具有良好的回弹性能。在使用中，流体的压力通常会使翻带法所制造的软管的长度增加。
[0005]本发明的目的是提供一种低延伸率多层软管及其制造方法，可以有效地降低生产的软管的延伸率，同时保持其回弹性能，从而提升多层软管的使用性能。
[0006]以未受到管内流体压力作用时软管长度为初始长度，软管的延伸率是指，在受到力的作用时，软管长度与初始长度的差值与初始长度的比值。
[0007]如本说明书和贯穿下面的权利要求书中所使用的那样，“一”、“一个”和“一种”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文明确指示其他情形。此处使用了术语“包括”与“包含”旨在包括已标识的方法的步骤或元素，但是这样的步骤或元素不构成排它性的列表，方法或设备可以包含额外的步骤或元素。
[0008]以下，为不失一般性，描述多层软管结构时，使用“第一层”、“第二层”、“第三层”这些名词，这些名词仅表示所指代部件在文中出现的次序，并非限定其在软管中的位置，同时，“第一层”、“第二层”、“第三层”类似的名词本身并不明示或暗示所述的该层为单一结构，该层也可以为复合结构。
[0009]低延伸率多层软管的制造方法，该方法包括以下步骤:
(1)制造软管的第一层:第一层的原料可以使用高分子塑料、天然橡胶、合成橡胶等。第一层的制造可以采用本领域技术人员所熟知的方法，包括但不限于挤出法。可选的，该层可附带胶黏剂；
(2)制造软管的第二层:第二层的原料可以使用高分子塑料、天然橡胶、合成橡胶等，其具体化学组分可以与第一层一样，也可以不同。第二层的制造可以采用本领域技术人员所熟知的方法，包括但不限于挤出法。可选的，该层可附带胶黏剂；
(3)分别将步骤(I)和步骤(2)中得到的第一层与第二层进行表面处理:第一层与第二层的表面处理方法可以相同也可以不同；
(4)制造第三层:第三层可以由纤维通过编织、热粘、化学粘合等在内的方法制造，其中纤维可选用棉纤维、麻纤维、羊毛纤维等天然纤维或尼龙纤维、涤纶纤维、芳纶纤维等合成纤维等；
(5)第一层和第三层之间的粘接:将步骤(3)中进行表面处理后的第一层通过使用牵引机或其他牵引方式，引入第三层内部，使第一层的外表面与第三层的内表面接触，并对第一层与第三层进行硫化，硫化的方式可以是室温硫化，也可以是热硫化或者冷硫化等，其操作方式随第一层与第三层的化学组分与性质变化而变化，这里高温气体可以为热空气、高压水蒸汽或其他气体。在这一步骤中，可以选择对软管进行拉伸；
(6)翻带:根据需要，可以选择对步骤(5)的产物进行内外翻转，使第一层由内层变成外层，翻转的方式可以是通过流体的压力、机械牵引或其他方式。在翻带后，可以根据需要，选择将产物进行表面辊孔。
[0010](7)第二层和第三层之间的粘接:将步骤(3)中进行表面处理后的第二层通过使用牵引机或其他牵引方式，引入步骤(6)得到的产物中，并硫化。硫化的方式可以与步骤
(5)中的硫化方式相同或不同。硫化方式可以是室温硫化，也可以是热硫化或者冷硫化等，其具体操作方式随第二层与第三层的化学组分与性质变化而变化，这里高温气体可以为热空气、高压水蒸汽或其他气体。这一步骤中，可以根据需要，对软管进行拉伸。
[0011]对管体进行拉伸的操作可以在步骤(5)与步骤(7)中的任何一个步骤中进行，也可在步骤(5 )与步骤(7 )中都进行。在这两个步骤中，拉伸的步骤与方式可以相同，也可以不同。
[0012]拉伸的具体步骤可以有多种，包括但不限于以下示例:预先设定管体在拉伸后的伸长量，一次性拉伸直到管体到达该长度值，停止拉伸后可选择维持一段时间；预先设定管体在多次拉伸中的每次伸长量与总伸长量，然后通过多次拉伸直到管体到达总伸长量，停止拉伸后可选择维持一段时间；将管体一端与一个物体连接，预先设定一个作用在管体上的拉力的数值,保持该拉力大小不变,通过该物体拉伸管体,直到管体不再被拉长,停止拉伸后可维持该长度一段时间。
[0013]拉伸的方式可以是机械牵引、挤压或其他方法。机械牵引可以是通过牵引机实现，也可通过其他方式。当使用牵引机时，可以固定管体的一端，连接牵引机与管体的另一端，通过牵引机对管体施加牵引力；也可以在两端通过牵引机同时对管体施加牵引力；也可以在管体上的多个位置同时施加牵弓I力；也可以在整个或几乎整个管体上以近似均匀的方式施加牵引力。挤压的方式可以是利用刚性的物体，对管道产生压力，导致其长度增加，例如通过下述方法实现:在管体外安装一个或多个物体，该物体定义了一个尺寸小于管体口径的孔隙，通过使管体穿过该孔隙，利用物体与管体之间的摩擦力实现管体的拉伸。其他方法包括对管体施加牵弓I力、摩擦力形式以外的力，其结果是导致管体的长度增加。
[0014]以上对拉伸操作的描述仅仅是具体的示例，不应被视为是唯一可行的实施方案。显然，对于本领域的专业人员来说，在了解拉伸操作的基本原理后，可能在不背离这一原理的情况下，对实施拉伸的具体步骤与方式进行形式和细节上的各种修正和改变，但是这些修正和改变仍在以上描述的范围之内。
[0015]有益效果: 1.本技术方案可以有效地降低多层软管在工作中的延伸率。例如，未采用拉伸方法制造的多层软管，在工作压力下的延伸率可能>4%，而根据本技术方案制造的多层软管，在工作压力下的延伸率可< 1%。
[0016]2.根据本技术方案制造的多层软管具有良好的口径回弹性能，使用中多层软管口径具有稳定性，在撤除液体压力后，可以基本恢复到原始口径。
[0017]【具体实施方式】:
实施例1:
本实施例的低延伸率多层软管的制造方法包括以下步骤:
(1)挤出制造带有胶黏剂层的第一层:第一层粒料和胶黏剂粒料经由两台挤出机挤出到一共挤模具中，共挤出来的复合层经过冷却，牵引压扁而成扁平管即为带有胶黏剂层的第一层，其中胶黏剂层厚度为0.10-0.35_，第一层厚度为0.5-4.0_，第一层采用TPU (热塑性聚氨酯)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)挤出制造带有胶黏剂层的第二层:第二层粒料和胶黏剂粒料经由两台挤出机挤出到一共挤模具中，共挤出来的复合层经过冷却，牵引压扁而成扁平管即为带有胶黏剂层的第二层，其中胶黏剂层厚度为0.10-0.35mm，第二层厚度为0.5-4.0mm，第二层采用TPU粒料或者TPU/PVC合金或者PVC或者PVC/ 丁腈橡胶，所述的TPU/PVC合金中以重量计TPU:PVC=10:0-70 ;所述的PVC/ 丁腈橡胶中以重量计PVC:丁腈橡胶=100:0-70 ；
(3)分别将步骤(I)和步骤(2)中得到的半成品进行表面处理:将其浸入二苯基甲烷二异氰酸酯(简称MDI，本实施例中采用巴斯夫M20S)作为固化剂和乙酸乙酯作为溶剂按10-30:70-90的重量比例配成的溶液中进行物理渗透后备用；
(4)制造第三层:按产品设计规格，将经线和纬线编织为管状的第三层，第三层厚度
1.5-5.0mm，其中经线和纬线采用涤纶、尼龙、芳纶中的一种或者两种的组合；
(5)第一层和第三层之间的粘接:将步骤(3)中进行表面处理后的带有胶黏剂层的第一层牵引进管状第三层，两端固定通入压力为0.10-0.35MPa的蒸汽，在软管表面温度达到120 ° C后，通过牵弓I机对软管进行拉伸，拉伸的延伸率为5%，4-10分钟后，排蒸汽通空气保压冷却至要求的温度；
(6)翻带:使步骤(5)的产品内层变成外层；
(7)第二层和第三层之间的粘接:将步骤(3)中进行表面处理后的带有胶黏剂层的第二层牵引进步骤(6)得到的产品中，两端固定通入压力为0.10-0.35MPa的蒸汽，4_10分钟后，排蒸汽，通空气保压，冷却至要求的温度。
[0018]实施例2:
本实施例的低延伸率多层软管的制造方法包括以下步骤:
(1)挤出制造带有胶黏剂层的第一层:第一层粒料和胶黏剂粒料经由两台挤出机挤出到一共挤模具中，共挤出来的复合层经过冷却，牵引压扁而成扁平管即为带有胶黏剂层的第一层，其中胶黏剂层厚度为0.10-0.35_，第一层厚度为0.5-4.0_，第一层采用TPU (热塑性聚氨酯)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)挤出制造带有胶黏剂层的第二层:第二层粒料和胶黏剂粒料经由两台挤出机挤出到一共挤模具中，共挤出来的复合层经过冷却，牵引压扁而成扁平管即为带有胶黏剂层的第二层，其中胶黏剂层厚度为0.10-0.35mm，第二层厚度为0.5-4.0mm，第二层采用TPU粒料或者TPU/PVC合金或者PVC或者PVC/ 丁腈橡胶，所述的TPU/PVC合金中以重量计TPU:PVC=10:0-70 ;所述的PVC/ 丁腈橡胶中以重量计PVC:丁腈橡胶=100:0-70 ；
(3)分别将步骤(I)和步骤(2)中得到的半成品进行表面处理:将其浸入二苯基甲烷二异氰酸酯(简称MDI，本实施例中采用巴斯夫M20S)作为固化剂和乙酸乙酯作为溶剂按10-30:70-90的重量比例配成的溶液中进行物理渗透后备用；
(4)制造第三层:按产品设计规格，将经线和纬线编织为管状的第三层，第三层厚度
1.5-5.0mm，其中经线和纬线采用涤纶、尼龙、芳纶中的一种或者两种的组合；
(5)第一层和第三层之间的粘接:将步骤(3)中进行表面处理后的带有胶黏剂层的第一层牵引进管状第三层，两端固定通入压力为0.10-0.35MPa的蒸汽，4_10分钟后，排蒸汽通空气保压冷却至要求的温度；
(6)翻带:使步骤(5)的产品内层变成外层；
(7)第二层和第三层之间的粘接:将步骤(3)中进行表面处理后的带有胶黏剂层的第二层牵引进步骤(6)得到的产品中，两端固定通入压力为0.10-0.35MPa的蒸汽，在软管表面温度达到120° C后，通过牵引机对软管进行拉伸，拉伸的延伸率为5%，4-10分钟后，排蒸汽，通空气保压，冷却至要求的温度。
[0019]实施例3:
本实施例与实施例1的不同之处在于:本实施例还包括在步骤(6)之后进行表面辊孔的步骤。
[0020]实施例4:
本实施例与实施例1的不同之处在于:本实施例中的第三层是采用棉纤维、麻纤维、羊毛纤维等天然纤维制造的。
[0021]实施例5:
本实施例与实施例1的不同之处在于:本实施例的低延伸率多层软管的制造方法为:当第一层和第三层之间通蒸汽硫化时，在软管表面温度达到125° C后，对软管进行拉伸，拉伸的延伸率为3%。
[0022]实施例6:
本实施例与实施例1的不同之处在于:本实施例的低延伸率多层软管的制造方法为:当第一层和第三层之间通蒸汽硫化时，在软管表面温度达到126° C后，对软管进行拉伸，拉伸的延伸率为1%。
[0023]实施例7:
本实施例与实施例1的不同之处在于:本实施例的低延伸率多层软管的制造方法为:当第一层和第三层之间通蒸汽硫化时，在软管表面温度达到125° C后，对软管进行拉伸，拉伸的延伸率为5%。
[0024]实施例8:
本实施例与实施例1的不同之处在于:本实施例的低延伸率多层软管的制造方法为:当第一层和第三层之间通蒸汽硫化时，在软管表面温度达到122° C后，对软管进行拉伸，拉伸的延伸率为2%。
[0025]可以理解，上文所描述的优点可以涉及一个实施例或可以涉及多个实施例。各实施例不限于解决所述问题中的任一个或全部的实施例或具有所述好处和优点中的任一个或全部的实施例。
[0026]此处所描述的方法的步骤可以在适当的情况下以任何合适的顺序，或同时实现。另外，在不偏离此处所描述的主题的精神和范围的情况下，可以从任何一个方法中删除各单独的步骤。上文所描述的任何示例的各方面可以与所描述的其他示例中的任何示例的各方面相结合，以构成进一步的示例，而不会丢失寻求的效果。
[0027]以上的描述仅仅是本发明的具体实施例，不应被视为是唯一的实施例。显然，对于本领域的专业人员来说，在了解本
【发明内容】
和原理后，都可能在不背离本发明原理、结构的情况下，进行形式和细节上的各种修正和改变，但是这些修正和改变仍在本发明的权利要求保护范围之内。
【权利要求】
1.一种低延伸率多层软管的制造方法，其特征是:该方法包括以下步骤: 制造软管的第一层、第二层和第三层； 将第一层引入第三层内； 对第一层与第三层硫化，沿其长度的方向对第一层与第三层进行拉伸； 将第二层引入已硫化的第一层与第三层内，硫化。
2.根据权利要求1所述的低延伸率多层软管的制造方法，其特征是:所述的拉伸是采用牵引拉伸的方法完成。
3.根据权利要求1或2所述的低延伸率多层软管的制造方法，其特征是:该制造方法还包括在对第一层与第三层硫化的步骤之后进行内外翻转的步骤。
4.根据权利要求3所述的低延伸率多层软管的制造方法，其特征是:该制造方法还包括在对第一层与第三层进行内外翻转的步骤之后进行表面辊孔的步骤。
5.根据权利要求1或2或4所述的低延伸率多层软管的制造方法，其特征是:第一层与第二层中的至少一层是通过挤出方法制造的。
6.根据权利要求1或2或4所述的低延伸率多层软管的制造方法，其特征是:第一层和/或第二层包含TPU、PVC、天然橡胶与合成橡胶中的至少一种材料。
7.根据权利要求1或2或4所述的低延伸率多层软管的制造方法，其特征是:第三层包含天然纤维、合成纤维或其混合物。
8.一种采用权利要求1-7之一的方法所制得的低延伸率多层软管，其特征是:所述的多层软管的延伸率不大于1%。
9.一种低延伸率多层软管的制造方法，其特征是:该方法包括以下步骤: 制造软管的第一层、第二层和第三层； 将第一层引入第三层内，对第一层与第三层硫化； 将第二层引入已硫化的第一层与第三层内； 对第二层、第一层与第三层硫化，沿大致平行于其长度的方向进行拉伸。
10.根据权利要求9所述的低延伸率多层软管的制造方法，其特征是:拉伸后多层软管所增加的长度相对于未拉伸时长度的比例为1%至5%。
【文档编号】B29D23/00GK104385647SQ201410416798
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年8月22日 优先权日:2014年8月22日
【发明者】沙月华, 周杉鸿, 刘鸣, 王东辉 申请人:五行材料科技（江苏）有限公司