專利名稱：流體耐受性高溫軟管的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及流體耐受性高溫軟管。
背景技術：
增強軟管(hose)應用于工業(yè)產(chǎn)品和消費產(chǎn)品的許多應用中，其用于傳輸許多種類的用于不同目的的液體化學品和流體。舉例來說，這樣的軟管應用于重工業(yè)設備、載重車輛和機動車，用于傳輸傳動液、動力轉向液和空調(diào)流體。對于應用在特定領域的軟管來說， 對于所要傳輸?shù)牧黧w的耐受是重要的。這是因為良好的流體耐受性的缺失會導致顯著縮減軟管的服務壽命。當然，對于軟管來說，在表現(xiàn)出足夠的流體耐受性的同時，保持所需要的撓曲特性和撕裂強度也是關鍵的。近年來新的機動車流體被引進，其使得提供所需要的流體耐受性、撓曲特性和撕裂強度的組合更加具有挑戰(zhàn)。由此需要這樣的軟管，在表現(xiàn)出改進的耐現(xiàn)代機動車流體性能的同時保持其它所需的物理性能。美國專利6，376，036揭示了一種空調(diào)軟管，包括最內(nèi)層、摩擦涂層、中間增強層、 和最外層，其特征在于該最內(nèi)層包括未塑化的聚酰胺或由其組成；該摩擦涂層包括按照 50/50重量百分數(shù)的兩種三元乙丙橡膠和75重量份的炭黑的共混物或由上述材料組成，該兩種橡膠具有不同的門尼粘度；該中間增強層包括芳族聚酰胺纖維或由其組成；并且該最外層包括兩種具有不同門尼粘度的乙烯丙烯酸橡膠的共混物或由其組成。美國專利6，440，512揭示了一種軟管，其具有良好的化學耐受性并且不犧牲其撓曲特性。該軟管包括(a)內(nèi)部芯；(b)張緊的增強的層；和(c)彈性覆蓋物或由上述材料組成，其中該內(nèi)部芯包括(1) 60至85重量份的低密度聚乙烯；( 10至20重量份的選自由氯化聚乙烯、氯磺化聚乙烯及其混合物構成的組的聚乙烯；和(3)2至25重量份的EPDM的三元共混物。美國專利7，614，428揭示了一種動力轉向軟管組合件，包括芯部軟管層；第一增強層，位于所述芯部軟管層上，其中所述的第一增強層為塑料阻擋層；中間軟管層，位于所述的第一增強層上；第二增強層，位于所述的第一增強層上，所述的第二增強層具有編織圖樣，其形成為3上3下圖樣或者2上2下圖樣之一；以及外部軟管層，位于所述的第二增強層上。該芯部軟管層可以由氯磺化聚乙烯、氯磺化聚乙烯/氯化聚乙烯共混物、氫化丁腈橡膠或者丁腈橡膠構成。此外，其還可以由其他的聚合性材料構成，例如但不限于聚氯丁二烯、 氯化聚乙烯丙烯腈-丁二烯、苯乙烯丁二烯、聚異戊二烯、聚丁二烯、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物、氯化聚乙烯、或者天然橡膠聚合物?？商鎿Q地，該聚合性材料可以包括熱塑性彈性體，例如由乙烯-丙烯橡膠改性的丙烯，例如由Monsanto Corporation提供的Santoprene 嵌段聚合物；由Siell Chemical Company提供的Kmton ;聚氯乙烯，等等。美國專利 7，614，428進一步指出這些彈性體可以與其它的填料、塑化劑、抗氧劑和固化體系相配混以獲得對于特定的應用來說所需要的性能。美國專利7，748，412揭示了一種軟管，包括管狀內(nèi)部芯層，限定出具有約1/4 英寸直徑的腔體；管狀外層；和單一增強層，置于所述的管狀內(nèi)部芯層和所述的管狀外層之間，所述的單一增強層由具有3上3下編織圖樣的線束(strand)形成，所述的軟管分別在所述的腔體內(nèi)在約lOOOpsi、約1500psi、和約^OOpsi的流體壓力下，具有不大于約 0. 13cc/ft、不大于約0. 18cc/ft、和不大于約0. 29cc/ft的體積膨脹。美國專利7，694，695揭示了一種受控膨脹軟管，包括內(nèi)管，紡織增強物，和外部覆蓋物；該增強物基本上由多個尼龍紗線和多個聚酯紗線構成，其中所述的紡織增強物包括編織紗線、螺旋紗線或者纏繞紗線的對稱增強層，并且其中該尼龍紗線和聚酯紗線在該對稱層內(nèi)以交替式樣排列。所描述的可用于這些軟管的管、一個或多個摩擦層和/或覆蓋物的材料包括氯磺化聚乙烯(“CSM”)，氯化聚乙烯彈性體(“CPE”)，腈，氫化腈，氟彈性體， 乙烯α -烯烴彈性體(例如EPM、EPDM等)及其類似物。美國專利7，694，695還指出這些橡膠材料可以配混為包括本領域已知的各種其它成分，例如填料、短纖維、塑化劑、抗氧劑、 抗臭氧劑、穩(wěn)定劑、加工助劑、增量劑、粘合促進劑、活性助劑、硫化劑、固化劑，及其類似物。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明基于意料不到的發(fā)現(xiàn)，軟管的流體耐受性可以通過在被用作軟管的管狀內(nèi)部芯層的氯化聚乙烯彈性體或者氯磺化聚乙烯彈性體中添加氯化石蠟而極大地提高。使用該方法制備的軟管提供了具有改善的現(xiàn)代機動車流體耐受性的優(yōu)點，該流體包括動力轉向液、傳動液等，而不損害其撓曲特性或者撕裂強度。由此，本發(fā)明的軟管相較于利用傳統(tǒng)技術制備的軟管來說提供了更長的服務壽命和更好的可靠性。更特別地，本發(fā)明揭示了軟管，其包括(1)限定出腔體的彈性管狀內(nèi)部芯層，(2) 摩擦層，和C3)彈性覆蓋物或由上述材料組成，其中該彈性管狀內(nèi)部芯層包括(i)選自由表氯醇、聚氯丁二烯、氯化聚乙烯和氯磺化聚乙烯構成的組的氯化彈性體，(ii) Iphr至50phr 的氯化石蠟，和(iii)30phr至120phr的炭黑或由上述材料組成。對于氯化彈性體，其典型地優(yōu)選為氯化聚乙烯或者氯磺化聚乙烯。


圖1為描述本發(fā)明一種實施方式的軟管的部分剝離透視圖。圖2為沿著圖1的線2-2的橫截面圖。圖3為描述本發(fā)明另一種實施方式的軟管的部分剝離透視圖。
具體實施例方式這些軟管可以應用于不同的機動車應用中，例如用于機動車傳動液、空調(diào)制冷劑、 發(fā)動機潤滑油等的軟管。結合在這樣的軟管中的腔體尺寸當然將取決于該管軟將被使用的特定應用。在許多應用中，該軟管的腔體(內(nèi)徑)具有約IOmm至約15mm的范圍。本發(fā)明的軟管典型地內(nèi)徑范圍為Ilmm至13mm，并且內(nèi)徑范圍經(jīng)常地為11. 5mm至13. 5mm。如圖1-3所述的，本發(fā)明的軟管包括限定出腔體13并且為軟管10的最內(nèi)層的彈性管狀內(nèi)部芯層12，位于所述彈性管狀內(nèi)部芯層12的外側的摩擦層14，和位于摩擦層14 外側并形成該軟管的最外側部分的彈性覆蓋物30。該彈性管狀內(nèi)部芯層12通常在本領域簡單地稱為“管”或者簡單地稱為“芯”。該摩擦層14作為作為典型地包括天然或合成紡織紗線或金屬線增強物的增強層或者補強層是本領域已知的。本發(fā)明的軟管還可以包括額外的層，例如阻擋層和/或額外的增強層，如果需要的話。然而，本發(fā)明的軟管可以僅由彈性管狀內(nèi)部芯層12、摩擦層14和彈性覆蓋物30構成。本發(fā)明軟管的彈性管狀內(nèi)部芯層12包括(i)選自由表氯醇、聚氯丁二烯、氯化聚乙烯和氯磺化聚乙烯構成的組的氯化彈性體，(ii) Iphr (每100重量份的橡膠中所含的重量份)至50phr的氯化石蠟，和(iii)30phr至120phr的炭黑或由上述材料組成。引入該彈性管狀內(nèi)部芯層12的氯化石蠟的氯化程度為40%至70%的水平。該氯化石蠟典型地包含45wt %至65wt %的氯并且更典型地包含50wt %至55wt %的氯。該氯化石蠟可以是包含約10至13個碳原子的短鏈石蠟，包含14至17個碳原子的中鏈石蠟，或者包含多于17個碳原子的長鏈石蠟。該氯化石蠟的粘度隨著鏈長的增長而增加。然而，在氯化石蠟中，氯化的水平比碳-碳鏈的長度更加顯著得多地影響粘度。引入本發(fā)明軟管的管12中的氯化石蠟為Iphr至50phr的范圍含量。引入管12 的氯化石蠟將典型地為5phr至48phr的范圍含量并且引入管12的氯化石蠟將更典型地為 IOphr至45phr的范圍含量。引入管12的氯化石蠟將優(yōu)選為15phr至42phr的范圍含量并且引入管12的氯化石蠟將更優(yōu)選地為20phr至40phr的范圍含量。引入管12的氯化石蠟將最優(yōu)選地為25phr至35phr的范圍含量。應用于本發(fā)明的實踐中的氯化聚乙烯可以是微粒(finely-divided particle)的形式，其典型地符合四個物理學性能標準。第一，該氯化聚乙烯將典型地具有約40，000至約300,000的重均分子量。第二，該氯化聚乙烯還將典型地具有聚合物的約20wt%至約 48wt%的化學結合的氯含量。第三，該氯化聚乙烯將典型地具有100%模數(shù)，根據(jù)ASTM Test D-412測量，約0. 5MPa至約4. 8MPa。第四，該氯化聚乙烯將典型地具有約0至約15卡路里每克的熔化熱，并且將優(yōu)選地具有約0至約10卡路里每克的熔化熱?？缮虡I(yè)獲得的適用于本發(fā)明的氯化聚乙烯包括但不限于從Dow Chemical Company獲得的標號為Tyrin 3611P 和 Tyrin CM0136 的那些。本發(fā)明可用的氯磺化聚乙烯典型地為具有約20wt %至約48wt %的氯以及約 0. 至約3. 的硫的材料。氯磺化聚乙烯的典型制備揭示于美國專利2，586，363和美國專利2，503，252中?？缮虡I(yè)獲得的可用于本發(fā)明的氯磺化聚乙烯包括但不限于從E I DuPont de Nemours, Inc.獲得的標號為 Hypalon ，例如 Hypalon 20、Hypalon 40、Hypalon 40HS、Hypalon 4085 和 Hypalon HPG 6525 的那些。引入本發(fā)明軟管的彈性管狀內(nèi)部芯層12的炭黑為約30phr至約120phr的范圍含量。引入本發(fā)明軟管的管12的炭黑將典型地為約60phr至約115phr的范圍含量并且將更加典型地被引入為具有約70phr至約IlOphr的范圍含量。引入管12的炭黑含量將優(yōu)選為約90phr至約IlOphr的范圍含量。在本發(fā)明的實踐中所使用的炭黑可以包括任何通?？色@得的、可商業(yè)制造的炭黑，但是具有至少20m2/g并且更優(yōu)選至少35m2/g、高至200m2/g或者更高的表面積(EMSA) 的那些為優(yōu)選的。本申請中所使用的表面積的數(shù)值根據(jù)ASTMtest D-1765，使用十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)技術測定。有用的炭黑包括爐法炭黑、槽法炭黑和燈黑。更具體地，該炭黑的例子包括超耐磨爐法(SAF)炭黑、高耐磨爐法(HAF)炭黑、快壓出爐法(FEF)炭黑、 細爐法(FF)炭黑、中超耐磨爐法(ISAF)炭黑、半補強爐法(SRF)炭黑、中等加工槽法炭黑、 難加工槽法炭黑(hard processing channel blacks)和導電槽法炭黑。其它可使用的炭黑包括乙炔黑?？梢允褂蒙鲜鰞煞N或更多種炭黑的混合物來制備用于制造本發(fā)明軟管的管的橡膠配制劑。可使用的炭黑的表面積的典型的數(shù)值在下述的表格中概括。
權利要求
1.軟管，其包括(1)限定出腔體的彈性管狀內(nèi)部芯層，(2)摩擦層，和C3)彈性覆蓋物， 其中該彈性管狀內(nèi)部芯層包括(i)選自由表氯醇、聚氯丁二烯、氯化聚乙烯和氯磺化聚乙烯構成的組的氯化彈性體，(ii) Iphr至50phr的氯化石蠟，和(iii)30phr至120phr的炭黑或由上述材料組成。
2.如權利要求1所述的軟管，其中該彈性體為氯化聚乙烯。
3.如權利要求1所述的軟管，其中該彈性體為氯磺化聚乙烯。
4.如權利要求1所述的軟管，其中該氯化石蠟具有40wt%至70wt%的氯含量，其中該氯化石蠟以5phr至48phr的含量范圍存在于該彈性管狀內(nèi)部芯層中，并且其中該炭黑以 60phr至115phr的含量范圍存在。
5.如權利要求1所述的軟管，其中該摩擦層包括2層螺旋纏繞的紗線或由其組成。
6.如權利要求1所述的軟管，其中該氯化石蠟具有50wt%至70wt%的氯含量，其中該氯化石蠟以IOphr至45phr的含量范圍存在于該彈性管狀內(nèi)部芯層中，并且其中該炭黑以 70phr至IlOphr的含量范圍存在。
7.如權利要求1所述的軟管，其中該氯化石蠟具有50wt%至55wt%的氯含量，其中該氯化石蠟以15phr至42phr的含量范圍存在于該彈性管狀內(nèi)部芯層中，并且其中該炭黑以 90phr至IOOphr的含量范圍存在。
8.如權利要求1所述的軟管，其中該彈性管狀內(nèi)部芯層使用過氧化物固化劑來固化。
9.如權利要求1所述的軟管，其中該彈性管狀內(nèi)部芯層不含鋅化合物。
10.如權利要求8所述的軟管，其中該過氧化物固化劑選自由過氧化二枯基和α， α ’ -雙(叔丁基過氧化)二異丙苯構成的組。
11.如權利要求1所述的軟管，其中該摩擦層包括編織的紗線或由其組成。
12.如權利要求1所述的軟管，其中該彈性管狀內(nèi)部芯層用噻二唑固化體系來固化。
全文摘要
本發(fā)明涉及流體耐受性高溫軟管。本發(fā)明基于意料不到的發(fā)現(xiàn)，軟管的流體耐受性可以通過在氯化聚乙烯彈性體或者在氯磺化聚乙烯彈性體中添加氯化石蠟極大地改善，該彈性體被用作軟管的管狀內(nèi)部芯層。更特別地，本發(fā)明揭示了一種軟管，其包括(1)由彈性管狀內(nèi)部芯層定義的腔體，(2)摩擦層，和(3)彈性覆蓋物或由上述材料組成，其中該彈性管狀內(nèi)部芯層由(i)選自由表氯醇、聚氯丁二烯、氯化聚乙烯和氯磺化聚乙烯構成的組的氯化的彈性體，(ii)1phr至50phr的氯化石蠟，和(iii)30phr至120phr的炭黑組成。對于氯化的彈性體，其典型地優(yōu)選為氯化聚乙烯或者氯磺化聚乙烯。
文檔編號C08K5/1515GK102532632SQ20111038238
公開日2012年7月4日 申請日期2011年10月18日 優(yōu)先權日2010年10月19日
發(fā)明者K·A·貝特斯, T·G·巴羅斯 申請人:維揚斯科技公司