專利名稱：具有密封層的軟管、其直接連接裝置組件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有作為內(nèi)層的樹(shù)脂層的軟管，該軟管適于傳送碳?xì)浠衔?，如汽油、輕油、壓縮天然氣、液化石油氣，以及適于傳送氫、二甲醚、乙醇、溫水和空調(diào)用制冷劑。更具體地，本發(fā)明涉及一種具有密封層的軟管，該層由彈性材料制成，位于軟管端部的連接部分的內(nèi)表面；本發(fā)明涉及一種通過(guò)將該軟管連接至金屬管而形成的直接連接裝置組件；本發(fā)明還涉及一種制造該軟管的方法。
背景技術(shù)：
至今，每種具有作為最內(nèi)層的樹(shù)脂層的軟管已被用作車輛管道。
例如，具有作為最內(nèi)層的氟樹(shù)脂層的軟管已被用作運(yùn)輸汽車燃料的軟管。
通過(guò)提供作為其最內(nèi)層的氟樹(shù)脂層，可提高傳送燃料用的軟管的汽油抗?jié)B性。
在這種軟管連接至對(duì)接金屬管的情況下，至今已采用了一種被稱為快速連接器的樹(shù)脂接頭。
例如，JP-A-8-27085公開(kāi)了使用該接頭的軟管連接結(jié)構(gòu)。
圖11具體顯示了該軟管連接結(jié)構(gòu)。這里，將樹(shù)脂接頭202預(yù)先連接至軟管200的端部。然后，向其中插入對(duì)接金屬管204，由此通過(guò)接頭202將軟管200連接到金屬管204，以避免金屬管204從軟管200上滑落。設(shè)置在接頭202中的O型環(huán)206將兩者之間密封。
但是，在通過(guò)該樹(shù)脂接頭202將軟管200和金屬管204相互連接的情況下，在汽車碰撞事故中，存在接頭202撞擊其它元件并破裂的擔(dān)心。因此，已在研究不使用該接頭202，使金屬管與軟管直接相互連接。
該技術(shù)具有的優(yōu)點(diǎn)在于，通過(guò)預(yù)先將金屬管直接連接至軟管，以形成直接連接裝置組件，其中金屬管與軟管彼此成為一體，然后再將該直接連接裝置組件裝配到汽車裝配線上的其它元件上，可減少汽車裝配線上進(jìn)行的裝配工藝步驟的數(shù)量。另外，該技術(shù)具有另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，可減少汽車裝配所需的元件的數(shù)量。
但是，通常，由樹(shù)脂層構(gòu)成的軟管最內(nèi)層的彈性差。因此，在通過(guò)將金屬管壓配入軟管中使金屬管連接至軟管的情況下，難以確保連接部分的密封性。
因此，已考慮了一種確保密封性的方法，該方法將由彈性材料制成的密封O型環(huán)預(yù)先設(shè)置在金屬管的外表面，在此狀態(tài)下，金屬管被連接、并被壓配入軟管中，由此同時(shí)將金屬管和軟管之間密封。
但是，該采用O型環(huán)的密封技術(shù)已遇到了問(wèn)題，即當(dāng)金屬管被壓配入軟管中時(shí)，O型環(huán)可能錯(cuò)位，并且當(dāng)對(duì)金屬管和軟管施加振蕩力時(shí)，O型環(huán)可能在連接部分轉(zhuǎn)動(dòng)。
因此，已考慮將由彈性材料制成的密封層被覆、并結(jié)合于金屬管和軟管之間的連接部分，由此利用該密封層密封連接部分，以此作為對(duì)策。
那時(shí)，存在兩種情況。一種情況，密封層被覆并結(jié)合于金屬管的外表面。另一種情況，密封層被覆并結(jié)合于軟管的內(nèi)表面，更詳細(xì)地，是在位于其端部的連接部分的內(nèi)表面。
但是，在金屬管用于車輛管道的情況下，長(zhǎng)的這種金屬管的長(zhǎng)度約為5m。因此，在如此長(zhǎng)的金屬管的外表面上，難于實(shí)際形成由彈性材料制成的密封層。因此，預(yù)先在軟管端部的內(nèi)表面上形成由彈性材料制成的密封層有利。
這種在軟管端部的內(nèi)表面形成由彈性材料制成的密封層的技術(shù)在JP-A-9-14495中公開(kāi)。
同時(shí)，對(duì)于具有作為最內(nèi)層的樹(shù)脂層的軟管，這種樹(shù)脂層的材料需要具有高的耐化學(xué)性，如傳輸流體的低滲透性，以處理各種流體。
但是這種高耐化學(xué)性材料是化學(xué)惰性的，并且附著性差。因而，該相關(guān)技術(shù)具有的問(wèn)題在于，在密封層僅僅通過(guò)將密封層彈性材料被覆于內(nèi)表面而形成的情況下，當(dāng)金屬管被壓配入軟管中時(shí)，密封層剝離。

發(fā)明內(nèi)容
為解決該問(wèn)題，本發(fā)明的發(fā)明人試圖在用密封層被覆最內(nèi)層前，通過(guò)在最內(nèi)層上進(jìn)行電暈處理而進(jìn)行表面改性，以由此提高其附著強(qiáng)度。
已知電暈處理是賦予高聚物材料表面附著強(qiáng)度的方法。本發(fā)明的發(fā)明人試圖采用電暈處理作為對(duì)軟管內(nèi)表面，更具體地，是對(duì)由樹(shù)脂層構(gòu)成的最內(nèi)層賦予附著強(qiáng)度的方法。
但是沒(méi)有得到良好的結(jié)果。
圖12、圖13A和圖13B更具體地說(shuō)明了采用電暈處理的方法，本發(fā)明的發(fā)明人對(duì)該方法已進(jìn)行了實(shí)際研究。
首先，具有由樹(shù)脂層構(gòu)成的最內(nèi)層208的(樹(shù)脂)軟管210的端部被擴(kuò)張變形。從而，在連接部分212形成喇叭狀擴(kuò)口部分214(見(jiàn)圖12所示的步驟(I)和步驟(II))。
此外，形成喇叭狀擴(kuò)口部分214，以提高后續(xù)步驟中金屬管被壓配入軟管中時(shí)的壓配能力。
隨后，如圖13A所示，電極216被插入其內(nèi)部，并置于具有擴(kuò)口部分214的軟管210的中部。然后軟管210，更具體地，最內(nèi)層208被用作另一個(gè)電極。接著，在最內(nèi)層208和電極216之間施加如圖13B所示的正弦電壓，由此在兩者之間造成電暈放電。通過(guò)電暈放電對(duì)最內(nèi)層208的內(nèi)表面進(jìn)行改性(見(jiàn)圖12所示的步驟(III))。
隨后，由彈性材料制成的密封層218，在連接部分212的整個(gè)長(zhǎng)度被覆并結(jié)合于軟管210的內(nèi)表面。
此外，采用橡膠彈性材料作為密封層218的材料。同時(shí)，采用將軟管210浸入液體中的技術(shù)作為被覆技術(shù)。由此，密封層218不僅在軟管210的內(nèi)表面形成，也在其外表面形成(見(jiàn)圖12所示的步驟(IV))。
并且，軟管12經(jīng)過(guò)浸漬后進(jìn)行硫化。從而密封層218形成并結(jié)合于最內(nèi)層208的內(nèi)表面。
但是在該電暈處理中，軟管210最內(nèi)層208作為電極之一，其整個(gè)內(nèi)表面上存在無(wú)數(shù)細(xì)小的凹坑，并且難以保持電極216和軟管210內(nèi)表面之間的距離為恒定值，難以控制一對(duì)電極之間產(chǎn)生的電壓。當(dāng)電壓達(dá)到如圖13B所示的閃電放電區(qū)域(或火花放電區(qū)域)S時(shí)，將產(chǎn)生火花。
因此，當(dāng)產(chǎn)生這樣的火花時(shí)，最內(nèi)層208被局部熔融。有時(shí)，在最內(nèi)層208會(huì)形成孔洞。
并且，喇叭狀擴(kuò)口部分214與電極216之間的距離，和電極216與其它直線形部分之間的距離不同。因而采用電暈處理的方法遇到了問(wèn)題，即電暈處理不適于在擴(kuò)口部分214的內(nèi)表面，更具體地，在擴(kuò)口部分214的最內(nèi)層208的內(nèi)表面進(jìn)行，結(jié)果，密封層218在擴(kuò)口部分214處的附著強(qiáng)度極低。
已考慮作為避免這種問(wèn)題發(fā)生的方法是，在擴(kuò)口部分214形成前，在直管狀的軟管210上進(jìn)行電暈處理，隨后，擴(kuò)張軟管210的端部，由此形成喇叭狀擴(kuò)口部分214。但是該方法具有的問(wèn)題在于，最內(nèi)層208的(內(nèi))表面，其通過(guò)電暈放電改性，隨后經(jīng)受擴(kuò)張過(guò)程將損害表面改性的效果，例如破壞改性部分的組織，結(jié)果降低擴(kuò)口部分214的內(nèi)表面與密封層218之間的附著強(qiáng)度，使在金屬管204被壓配入軟管中時(shí)，密封層在擴(kuò)口部分214剝離(見(jiàn)圖12所示的步驟(V))。
本發(fā)明考慮了上述情況而完成。因而，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供具有密封層的軟管，其被配置使得樹(shù)脂內(nèi)層和樹(shù)脂密封層以足夠的附著強(qiáng)度相互結(jié)合，且在對(duì)接金屬管被壓配入軟管中時(shí)密封層不剝離。本發(fā)明還提供了通過(guò)將該軟管連接至金屬管形成的直接連接裝置組件，以及該軟管的制造方法。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種具有密封層的軟管，其包括在軟管一個(gè)端部的連接部分；作為軟管內(nèi)層的樹(shù)脂層；由彈性材料制成的密封層；其中，在連接部分的樹(shù)脂層中形成含氧官能團(tuán)，并且密封層被覆并結(jié)合于樹(shù)脂層的內(nèi)表面。
該樹(shù)脂層可由可熔融成型的樹(shù)脂制成。
該樹(shù)脂層還可由氟樹(shù)脂制成。
此外，該樹(shù)脂層可包括選自由乙烯-四氟乙烯共聚物、熱塑性聚酯彈性體、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯、聚苯硫醚、聚乙烯、和聚丙烯組成的組中的一種。
此外，該軟管可在車輛中使用。
此外，可對(duì)該樹(shù)脂層進(jìn)行常壓等離子體處理，以在其中形成含氧官能團(tuán)。
軟管還可進(jìn)一步包括擴(kuò)口部分，其象喇叭一樣擴(kuò)張，并且設(shè)置在連接部分的端部；其中，該擴(kuò)口部分和該連接部分的直線形其它部分基本上被均勻地改性；以及在密封層與擴(kuò)口部分及直線形其它部分中的每一個(gè)之間的附著強(qiáng)度設(shè)定為基本相等的強(qiáng)度。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種直接連接裝置組件，其包括金屬管；以及具有密封層的軟管，該軟管包括在軟管一個(gè)端部的連接部分；作為軟管內(nèi)層的樹(shù)脂層；以及由彈性材料制成的密封層；其中，在連接部分的樹(shù)脂層中形成含氧官能團(tuán)，并且密封層被覆并結(jié)合于樹(shù)脂層的內(nèi)表面；并且金屬管的端部被壓配入連接部分中，且金屬管與軟管直接相連。
根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供了一種制造具有密封層的軟管的方法，該軟管包括在其一個(gè)端部的連接部分、作為軟管內(nèi)層的樹(shù)脂層、以及由彈性材料制成的密封層，該方法包括將由一對(duì)電極之間輝光放電產(chǎn)生的等離子體氣體送至連接部分內(nèi)層的內(nèi)表面，由此通過(guò)等離子體氣體的作用對(duì)該內(nèi)表面進(jìn)行改性；以及將密封層被覆于內(nèi)表面，以將密封層結(jié)合于該內(nèi)表面。
此外，可以使用抵接模具，軟管端部與其緊靠，該抵接模具具有插入?yún)^(qū)、軟管的該端部被插入其中，氣體導(dǎo)入?yún)^(qū)、其從插入?yún)^(qū)延伸出來(lái)并沿與插入?yún)^(qū)相反的方向穿過(guò)抵接模具，和阻擋部分、其可操作以阻擋從氣體導(dǎo)入?yún)^(qū)引入的等離子體氣體游離到軟管的外表面；及通過(guò)氣體導(dǎo)入?yún)^(qū)向連接部分內(nèi)層的內(nèi)表面引入等離子體氣體，由此通過(guò)等離子體氣體的作用對(duì)內(nèi)表面進(jìn)行改性。
并且，也可使用抵接模具，具有擴(kuò)口部分的軟管端部與其緊靠，該抵接模具具有插入?yún)^(qū)、軟管的該端部被插入其中，氣體導(dǎo)入?yún)^(qū)、其從插入?yún)^(qū)延伸出來(lái)并沿與插入?yún)^(qū)相反的方向穿過(guò)抵接模具，阻擋部分、其可操作以阻擋從氣體導(dǎo)入?yún)^(qū)引入的等離子體氣體游離到軟管的外表面，和引導(dǎo)部分、其可操作以將等離子體氣體引入擴(kuò)口部分的端部；通過(guò)氣體導(dǎo)入?yún)^(qū)向連接部分內(nèi)層的內(nèi)表面引入等離子體氣體，由此通過(guò)等離子體氣體的作用對(duì)內(nèi)表面進(jìn)行改性；及引導(dǎo)部分，使等離子體氣體從擴(kuò)口部分的該端部流向該內(nèi)層的內(nèi)部。
如上所述，本發(fā)明的軟管經(jīng)過(guò)改造，使得在對(duì)內(nèi)層的內(nèi)表面進(jìn)行等離子體處理、由此對(duì)內(nèi)表面改性后，由彈性材料制成的密封層被覆并結(jié)合于其上。
此外，等離子體處理中，通過(guò)在一對(duì)電極之間施加低壓，在兩者之間造成輝光放電(但是，軟管不用作電極)，以產(chǎn)生等離子體氣體，使其作用于軟管內(nèi)表面，更具體地，作用于連接部分的樹(shù)脂層組成的內(nèi)層的內(nèi)表面，以對(duì)內(nèi)表面進(jìn)行改性。
當(dāng)通過(guò)在一對(duì)電極之間施加低壓產(chǎn)生輝光放電時(shí)，通過(guò)電子的撞擊，兩電極之間的氣體分子被解離為離子、電子、自由基、原子、以及分子。從而，產(chǎn)生了含有各種化學(xué)種類的等離子體氣體。
該等離子體氣體被作用于樹(shù)脂層構(gòu)成的內(nèi)層時(shí)，內(nèi)層中的有機(jī)鍵斷裂。取而代之的，在其中形成含氧官能團(tuán)。更具體地，形成含氧的羰基和羥基等。通過(guò)侵蝕效應(yīng)，還在內(nèi)層的內(nèi)表面形成微小的凹坑。
然后，當(dāng)由彈性材料制成的密封層被覆于內(nèi)層的內(nèi)表面時(shí)，密封層以強(qiáng)附著力結(jié)合于內(nèi)層。
因而，當(dāng)金屬管被壓配入并連接到軟管的該端部時(shí)，該軟管的內(nèi)表面被這種密封層被覆并結(jié)合，可有利地防止該密封層剝離。結(jié)果，可以提高軟管與金屬管之間的連接可靠性。
根據(jù)本發(fā)明，可使用可熔融成型樹(shù)脂作為構(gòu)成內(nèi)層的樹(shù)脂。
可采用擠壓成形法、吹塑法、注射成形法、旋轉(zhuǎn)模塑法、熱噴鍍法，粉末涂敷法作為熔融成型方法。
根據(jù)這些方法，包括管道，例如筒(tube)和管(pipe)的軟管，可以單層結(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu)形成。
根據(jù)本發(fā)明，氟樹(shù)脂，其具有極好的耐化學(xué)性，可優(yōu)選作為構(gòu)成內(nèi)層的樹(shù)脂。
同時(shí)，這樣的氟樹(shù)脂是化學(xué)惰性的，且附著性差。因此，本發(fā)明應(yīng)用于具有由這種氟樹(shù)脂制成的層作為內(nèi)層的軟管，且極為有效。
此外，構(gòu)成內(nèi)層的氟樹(shù)脂的例子為乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚氟乙烯(PVF)、聚氯三氟乙烯(CTFE)、乙烯-氯三氟乙烯共聚物(ECTFE)、乙烯-四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)、聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)、四氟乙烯-六氟丙烯-全氟烷氧基乙烯三元共聚物、偏氟乙烯-四氟乙烯共聚物、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯三元共聚物(THV)、六氟丙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物、偏氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物、偏氟乙烯-氯三氟乙烯共聚物、偏氟乙烯-四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物、偏氟乙烯-六氟丙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物、乙烯-四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物、乙烯-六氟丙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物、以及乙烯-四氟乙烯-六氟丙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物。特別地，由于其管的可成型性，優(yōu)選ETFE。
另一方面，根據(jù)內(nèi)部流體對(duì)性質(zhì)的需要，各種材料，如NBR(丁腈橡膠，nitrile-butadiene rubber)、丁基橡膠、鹵代丁基橡膠、壓克力(acryl)、EPDM(三元乙丙橡膠，ethylene-propylene-diene monomer)、EPM(乙烯-丙烯共聚物，ethylene-propylene polymer)、熱塑性彈性體、以及彈性涂層可以被用作密封層的彈性材料。
在這些材料中，碳氟化合物橡膠彈性材料具有優(yōu)異的抗熱性和耐化學(xué)性，并特別優(yōu)選。
密封層的彈性材料可被制成導(dǎo)電性的。
根據(jù)本發(fā)明，選自由ETFE、TPEE(熱塑性聚酯彈性體)、PBT(聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯)、PPS(聚苯硫醚)、PE(聚乙烯)、以及PP(聚丙烯)組成的組中的一種可優(yōu)選用作內(nèi)層樹(shù)脂的主要成分。
以這些樹(shù)脂作為主要成分，并且改善導(dǎo)電性、彈性及抗沖擊性的混合材料(alloy material)可以用作為內(nèi)層材料。
并且，本發(fā)明可優(yōu)選應(yīng)用于車輛用軟管。
根據(jù)本發(fā)明，可采用常壓等離子體處理作為上述等離子體處理。由于常壓等離子體處理不需要抽真空的分批處理，因此比真空等離子體更優(yōu)選。并且，在常壓等離子體處理中，增塑材料如油不附著于軟管表面。另一方面，在真空等離子體處理的情況下，通過(guò)解除真空狀態(tài)漏出的油附著于軟管表面。
其次，根據(jù)本發(fā)明的軟管，其連接部分的端部設(shè)置有象喇叭一樣擴(kuò)張的擴(kuò)口部分，其擴(kuò)口部分和連接部分的直線形其它部分基本上被均勻地改性。在密封層與擴(kuò)口部分及直線形其它部分中的每一個(gè)之間的附著強(qiáng)度設(shè)定為基本相等的強(qiáng)度。
根據(jù)該具有密封層的軟管，其內(nèi)層經(jīng)過(guò)改變，使得在密封層與擴(kuò)口部分及直線形其它部分中的每一個(gè)之間的附著強(qiáng)度設(shè)定為基本相等的強(qiáng)度。因此，當(dāng)金屬管被壓配入軟管中時(shí)，在壓配初期，與凸出部分緊靠的直線形部分或擴(kuò)口部分都不會(huì)剝離。
其次，根據(jù)本發(fā)明的直接連接裝置組件，其包含軟管和金屬管，金屬管的端部被壓配入軟管連接部分的內(nèi)部。同時(shí)，在金屬管被裝入軟管的狀態(tài)下，該金屬管直接連接至該軟管。因此，在軟管和金屬管預(yù)先形成金屬管直接裝入軟管的情況下，可省略在汽車裝配線上的裝配工藝中將金屬管裝配至軟管的步驟。結(jié)果，可減少裝配工藝的步驟數(shù)量。還可減少汽車裝配所需的元件數(shù)量。
根據(jù)本發(fā)明的制造方法，由一對(duì)電極間輝光放電產(chǎn)生的等離子體氣體被送至軟管連接部分內(nèi)層的內(nèi)表面，由此通過(guò)等離子體氣體的作用對(duì)內(nèi)表面進(jìn)行改性。隨后，將彈性材料被覆于內(nèi)表面上，以形成密封層，并將密封層結(jié)合于該內(nèi)表面。因此，內(nèi)層的內(nèi)表面經(jīng)過(guò)改性后，易于形成密封層。也可將密封層與內(nèi)層的內(nèi)表面之間的附著強(qiáng)度提高至高強(qiáng)度。
本發(fā)明的制造方法優(yōu)選那時(shí)使用抵接模具。軟管端部插入抵接模具的插入?yún)^(qū)并與之緊靠。同樣，通過(guò)氣體導(dǎo)入?yún)^(qū)，將等離子體氣體引入到軟管每個(gè)連接部分的內(nèi)表面以及最內(nèi)層，使其作用于軟管內(nèi)表面，由此對(duì)內(nèi)表面進(jìn)行改性。結(jié)果，可使等離子體氣體簡(jiǎn)單、有效地僅僅作用于軟管的內(nèi)表面，由此實(shí)現(xiàn)表面改性。
此外，根據(jù)本發(fā)明的制造方法，在抵接模具中具有引導(dǎo)部分，其可操作以將等離子體氣體引入擴(kuò)口部分的端部。從而，使等離子體氣體從擴(kuò)口部分的該端部流向內(nèi)層的內(nèi)部。因此，不管軟管在其端部具有擴(kuò)口部分的事實(shí)，可使等離子體氣體均勻作用于擴(kuò)口部分的內(nèi)表面、和每個(gè)直線形其它部分的內(nèi)表面。這樣，使其內(nèi)表面基本上被均勻地改性。
結(jié)果，在密封層與擴(kuò)口部分與直線形其它部分中的每一個(gè)之間的附著強(qiáng)度可被設(shè)定為高、并相等的強(qiáng)度。


圖1A和圖1B為說(shuō)明本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的直接連接裝置組件的直接連接裝置組件和連接部分的視圖；圖2A和圖2B為說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施方式的軟管結(jié)構(gòu)的截面圖；圖3為順次說(shuō)明本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的制造方法的步驟的視圖；圖4為說(shuō)明圖3所示方法步驟的后續(xù)步驟的視圖；圖5為說(shuō)明圖3所示步驟(IV)細(xì)節(jié)的視圖；圖6A和圖6B為說(shuō)明圖5所示步驟中，當(dāng)進(jìn)行等離子體處理時(shí)施加的信號(hào)電平區(qū)域和電壓信號(hào)波形的圖；圖7A和圖7B為說(shuō)明通過(guò)等離子體處理進(jìn)行表面改性的說(shuō)明圖；圖8A和圖8B為說(shuō)明本發(fā)明另一實(shí)施方式的主要部分的視圖；圖9A至圖9C為說(shuō)明本發(fā)明的再一實(shí)施方式的主要部分的視圖；圖10A和圖10B為說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施方式中評(píng)價(jià)附著強(qiáng)度的方法的說(shuō)明圖；圖11為說(shuō)明連接軟管和金屬管的相關(guān)方法的視圖；圖12為順次說(shuō)明本發(fā)明的發(fā)明人嘗試的表面改性方法的步驟說(shuō)明圖，其采用了電暈放電處理；以及圖13A和圖13B為說(shuō)明圖12所示方法主要步驟的說(shuō)明圖。
具體實(shí)施例方式
接下來(lái)，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述。
在圖1A中，附圖標(biāo)記10指通過(guò)裝配軟管12而形成的直接連接裝置組件，其用于將汽車燃料直接傳輸?shù)浇饘俟?4，使軟管12與金屬管14成為一體。圖1B示出了軟管12與金屬管14之間的連接部分的結(jié)構(gòu)，以及軟管12的截面結(jié)構(gòu)。
如圖1B和圖2A、圖2B所示，軟管12具有疊層結(jié)構(gòu)，其包括由ETFE制成的最內(nèi)層16，還包括由PA12制成的樹(shù)脂層18、和設(shè)置在最內(nèi)層16外側(cè)的由EPDM制成的保護(hù)層20。
此外，導(dǎo)電層16A設(shè)置在由ETFE制成的最內(nèi)層16的內(nèi)側(cè)周。
附圖標(biāo)記22指軟管12的連接部分，軟管12與金屬管14在此連接。如圖1B所示，由氟橡膠材料制成的密封層24被覆在該實(shí)施方式的連接部分22的內(nèi)表面和外表面，更具體地，被覆在最內(nèi)層16的內(nèi)表面和保護(hù)層20的外表面及端面。
此外，密封層24牢固地結(jié)合、并固定于最內(nèi)層16的內(nèi)表面。
另一方面，金屬管14具有一對(duì)凸出部分26。形成凸出部分26的端部被壓配入軟管12的連接部分22的內(nèi)部。這樣，在直接裝配狀態(tài)下，金屬管14直接連接到軟管12的連接部分22。
圖3至圖5依次說(shuō)明制造軟管12的方法的步驟。
首先，在根據(jù)本發(fā)明的該實(shí)施方式的制造方法中，在圖3所示步驟(I)中，制成軟管12的細(xì)長(zhǎng)制品12A，其中具有最內(nèi)層16、由PA12制成的設(shè)置在其外側(cè)的樹(shù)脂層18、和連續(xù)延伸的保護(hù)層20的疊層結(jié)構(gòu)。然后，用刀具28將細(xì)長(zhǎng)制品12A順次切割為軟管12。
隨后，在圖3所示步驟(II)中，將擴(kuò)張鉆模30推入軟管12的端部，使軟管12的該端部象喇叭一樣擴(kuò)張變形。即，進(jìn)行擴(kuò)張?zhí)幚恚栽谲浌?2的該端部形成擴(kuò)口部分32(見(jiàn)圖3所示的步驟(III))。
完成擴(kuò)張?zhí)幚頃r(shí)，在軟管12的連接部分22的內(nèi)表面進(jìn)行常壓等離子體處理。進(jìn)行內(nèi)表面，更具體地，進(jìn)行最內(nèi)層16的表面改性。
在圖3所示的步驟(IV)及圖5中，說(shuō)明了常壓等離子體處理的步驟。
在圖5中，附圖標(biāo)記34表示一對(duì)電極，每個(gè)電極的內(nèi)部設(shè)置在常壓處理室36內(nèi)。每個(gè)電極的內(nèi)表面光滑地形成。兩電極彼此平行排列，使得設(shè)置其光滑內(nèi)表面間保持恒定的距離。
在該處理室36中，利用泵38從鋼瓶37送入的氣體(在該情況下為氮?dú)?，通過(guò)在一對(duì)電極34之間的輝光放電而被轉(zhuǎn)變?yōu)榈入x子體。附圖標(biāo)記40表示轉(zhuǎn)變?yōu)榈入x子體的氣體，即等離子體氣體。
該等離子體氣體40處于氣體分子通過(guò)輝光放電而離解的狀態(tài)中，其中包含各種化學(xué)種類，如離子、自由基、電子及分子。
附圖標(biāo)記42表示支撐模具，其對(duì)軟管12進(jìn)行支撐，并在其中部具有支撐孔44。支撐模具42對(duì)處于軟管12穿過(guò)支撐孔44的狀態(tài)的軟管12進(jìn)行支撐。
附圖標(biāo)記46表示抵接模具，軟管12的該端部與其緊靠。如圖8A所示，抵接模具46具有插入?yún)^(qū)48；氣體導(dǎo)入?yún)^(qū)50，其從插入?yún)^(qū)48連續(xù)延伸出來(lái)，并沿與插入?yún)^(qū)48相反的方向穿過(guò)模具；以及抵接部分52，軟管12的端面，更具體地，擴(kuò)口部分32的端面與其緊靠。
此外，抵接部分52具有定位軟管12端部并調(diào)節(jié)軟管12插入量的作用，并作為阻擋部分，以阻擋通過(guò)氣體導(dǎo)入?yún)^(qū)50引入的等離子體氣體游離到軟管12的外表面。
結(jié)果，通過(guò)氣體導(dǎo)入?yún)^(qū)50引入的等離子體氣體可以集中在軟管12的內(nèi)周側(cè)。
在該實(shí)施方式中，在由圖6A中附圖標(biāo)記G所指的輝光放電區(qū)域中的低電壓，等于或小于在圖13B中所示的火花放電區(qū)域的電壓，該低電壓象脈沖一樣施加。在從鋼瓶37送出的氣體存在的情況下，輝光放電在一對(duì)電極34之間產(chǎn)生，并且來(lái)自瓶37的氣體轉(zhuǎn)變?yōu)榈入x子體氣體40。
然后，如圖3所示的步驟(IV)說(shuō)明，通過(guò)抵接模具46的氣體導(dǎo)入?yún)^(qū)50，將在一對(duì)電極34之間產(chǎn)生的等離子體氣體40引至軟管12的內(nèi)表面。
軟管12的內(nèi)表面，更具體地，連接部分22最內(nèi)層16的內(nèi)表面，在空氣中存在氧和氫的條件下，通過(guò)引入的等離子體氣體40的作用被表面改性，如圖7A的示意圖說(shuō)明。然后，含氧官能團(tuán)在那里形成。更具體地，含氧官能團(tuán)如羰基和羥基等，通過(guò)分解有機(jī)鍵、并與在空氣中含有的氧氣和氫氣反應(yīng)而給予最內(nèi)層16的內(nèi)表面。
通過(guò)等離子體氣體40的侵蝕效應(yīng)，在最內(nèi)層的內(nèi)表面還形成微小的凹坑。
在該實(shí)施方式中，隨后，在完成等離子體處理時(shí)，在圖4所示的步驟(V)中，將軟管12浸入通過(guò)在溶劑中稀釋氟橡膠獲得的浸漬液體L中。這樣，密封層24被覆在最內(nèi)層16的內(nèi)表面上。
那時(shí)，密封層24也被覆在軟管12的連接部分22的外表面和端面上。
隨后，在圖4所示的步驟(VI)中，將這樣被覆的密封層24加熱預(yù)定時(shí)間，并進(jìn)行硫化。
此外，由于其含有的硫化劑，由氟橡膠(FKM)制成的密封層24自身進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)。同時(shí)，如圖7B所示，密封層24與內(nèi)表面產(chǎn)生的官能團(tuán)例如羰基進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。因而，這種密封層24牢固并化學(xué)結(jié)合至最內(nèi)層16。
并且，被覆在最內(nèi)層16上的密封層24，進(jìn)入到最內(nèi)層16的微小凹坑中，并且牢固地物理連接至最內(nèi)層16的內(nèi)表面。
在圖4所示的步驟(VII)中，將對(duì)接金屬管14壓配入軟管12中，其中密封層24以上述方式被覆在最內(nèi)層的內(nèi)表面。這樣，軟管12直接裝配入軟管12，以形成其中軟管12和金屬管14彼此成為一體的直接連接裝置組件10(見(jiàn)圖1A和圖1B)。
圖8B至圖9C說(shuō)明了改進(jìn)的抵接模具46的實(shí)施例，更具體地，具有引導(dǎo)等離子體氣體40的引導(dǎo)部分的抵接模具的實(shí)施例，等離子體氣體40通過(guò)氣體導(dǎo)入?yún)^(qū)50而引入擴(kuò)口部分32的端部及內(nèi)圍端。
在這些實(shí)施例中，配置圖8B所示的抵接模具，使得象喇叭一樣被擴(kuò)張的擴(kuò)口部分設(shè)置在氣體導(dǎo)入?yún)^(qū)50的端部，作為引導(dǎo)部分54。
如圖8B所示，在以這種方式形成引導(dǎo)部分的情況下，引導(dǎo)部分54的最左側(cè)部分的內(nèi)徑設(shè)定為等于軟管12的最右側(cè)部分的內(nèi)徑。因而，通過(guò)等離子體氣體的作用，可對(duì)擴(kuò)口部分32的該端部達(dá)到均勻的表面改性。
配置圖9A所示的實(shí)施例，使得形成氣體導(dǎo)入?yún)^(qū)50和插入?yún)^(qū)48以象喇叭一樣連續(xù)延伸，并在氣體導(dǎo)入?yún)^(qū)50的端部設(shè)置引導(dǎo)部分54。此外，在該實(shí)施例中，形成抵接部分52，以使擴(kuò)口部分32的外圍端與之緊靠。
在該實(shí)施例中，等離子體氣體被引導(dǎo)部分54的端部的內(nèi)圍表面向內(nèi)反射，并作用于擴(kuò)口部分32的內(nèi)表面。從而可以完成擴(kuò)口部分32內(nèi)表面的表面改性。
配置圖9A和圖9B所示的實(shí)施例，使氣體導(dǎo)入?yún)^(qū)50成形為延伸至軟管12側(cè)，更具體地，該區(qū)域50逐漸變細(xì)至插入?yún)^(qū)48側(cè)，然后沿軟管12的軸方向延伸。并且，在區(qū)域50的中心部分設(shè)置塊狀引導(dǎo)部分56，其將引入的等離子體氣體導(dǎo)入氣體導(dǎo)入?yún)^(qū)50的外圍側(cè)，即導(dǎo)入擴(kuò)口部分32的端部和外圍端部。
此外，塊狀引導(dǎo)部分56與氣體導(dǎo)入?yún)^(qū)50的外圍壁相連，并由連接部分58支撐。
在該實(shí)施例的情況下，擴(kuò)口部分32的等離子體氣體的流速設(shè)定為與在每個(gè)其它部分的等離子體氣體的流速相同。從而可以完成均勻的表面改性。
配置上述軟管12，使得在對(duì)由氟樹(shù)脂制成的最內(nèi)層16的內(nèi)表面進(jìn)行等離子體處理以進(jìn)行表面改性后，在其上被覆并結(jié)合由彈性材料制成的密封層24。從而，密封層24以高附著強(qiáng)度結(jié)合于最內(nèi)層16。
因此，當(dāng)將金屬管14壓配入由密封層被覆和結(jié)合于其上的軟管12的該端部時(shí)，可以有利地避免密封層24剝離。結(jié)果，可以提高軟管12與金屬管14之間連接的可靠性。
根據(jù)該實(shí)施方式，在軟管12中，其具有象喇叭一樣被擴(kuò)張的擴(kuò)口部分32并設(shè)置于其連接部分22的端部，擴(kuò)口部分32和連接部分22的每個(gè)直線形的其它部分基本被均勻地改性，使在密封層與擴(kuò)口部分及直線形其它部分中的每一個(gè)之間的附著強(qiáng)度設(shè)定為相等的強(qiáng)度。因此，該實(shí)施方式的優(yōu)點(diǎn)在于，當(dāng)金屬管14被壓配入其中時(shí)，不僅直線形部分，擴(kuò)口部分32也不剝離。
根據(jù)該實(shí)施方式，金屬管14以被裝配入軟管的狀態(tài)被直接壓配入軟管12中，由此形成直接連接裝置組件10，其中軟管12和金屬管14彼此成為一體。這樣，可以省略在汽車裝配線上進(jìn)行的裝配工藝中將金屬管14裝配到軟管12上的步驟。從而可以減少裝配工藝的步驟數(shù)量。也可以減少汽車裝配所需的元件數(shù)量。
根據(jù)該實(shí)施方式，當(dāng)制造設(shè)置在其端部、具有象喇叭一樣被擴(kuò)張的擴(kuò)口部分32的軟管12時(shí)，在抵接模具46中設(shè)置引導(dǎo)部分54或56，其可操作以將等離子體氣體40引入擴(kuò)口部分的端部和外圍端。這樣，使等離子體氣體40從擴(kuò)口部分的該端部和外圍端流入最內(nèi)層16的內(nèi)部。結(jié)果，可使等離子體氣體均勻地作用于擴(kuò)口部分32的內(nèi)表面、和每個(gè)直線形其它部分的內(nèi)表面。因此，其內(nèi)表面基本被均勻地表面改性。
結(jié)果，在密封層24與擴(kuò)口部分32及直線形其它部分中的每一個(gè)之間的附著強(qiáng)度可以設(shè)定為高且相等的強(qiáng)度。
如表1所述，通過(guò)在軟管上進(jìn)行下述兩種測(cè)試，評(píng)價(jià)形成的密封層的附著強(qiáng)度，在被覆密封層24前，該軟管的最內(nèi)層分別經(jīng)受常壓等離子體處理、真空等離子體處理、電暈處理、底漆處理、及不經(jīng)處理。
鉛筆硬度測(cè)試在被覆密封層24后，將軟管12切開(kāi)。根據(jù)依照J(rèn)IS K 5400的被覆硬度測(cè)試方法進(jìn)行鉛筆硬度測(cè)試，評(píng)價(jià)設(shè)置在每個(gè)軟管12的內(nèi)表面的密封層的附著強(qiáng)度。
此外，如圖10A所示，用鉛筆芯劃刻密封層24的表面，以防止評(píng)價(jià)結(jié)果取決于密封層24自身的硬度。根據(jù)密封層24是否剝離而評(píng)價(jià)每種密封層24的強(qiáng)度。
根據(jù)該測(cè)試方法，在即使提高鉛筆芯硬度，密封層24也不剝離的情況下，密封層24的附著強(qiáng)度更高。
金屬管壓配入軟管時(shí)的剝離試驗(yàn)如圖10B所示，金屬管14的端部被壓配入軟管12中。此后，將軟管12切開(kāi)。觀察其內(nèi)表面，以檢查密封層24是否剝離。
在表1中，術(shù)語(yǔ)“底漆處理”意思是用F底漆浸漬涂布最內(nèi)層，該底漆為FLON INDUSTRY Co.，LTD制造的偶聯(lián)劑。
在表1中，術(shù)語(yǔ)“常壓等離子體處理1”表示通過(guò)使用圖5和圖8A所示的抵接模具46進(jìn)行常壓等離子體處理。術(shù)語(yǔ)“常壓等離子體處理2”表示通過(guò)使用圖8B至圖9C所示的經(jīng)改進(jìn)的抵接模具46進(jìn)行常壓等離子體處理。
術(shù)語(yǔ)“真空等離子體處理”表示在真空室中進(jìn)行等離子體處理。
評(píng)價(jià)結(jié)果如表1所示。
表1

W輸出在表1所述的軟管中，用作最內(nèi)層材料的樹(shù)脂為ETFE、TPEE、PBT、PPS、PE、和PP。但是，根據(jù)本發(fā)明的軟管可由上述材料制成的單層或以下描述的多層結(jié)構(gòu)(以下說(shuō)明中，關(guān)于多層管的表述從左到右代表相應(yīng)多層結(jié)構(gòu)的最內(nèi)層材料到最外層材料)成形。
在根據(jù)本發(fā)明的任何軟管中，最內(nèi)層的樹(shù)脂材料重要。評(píng)價(jià)結(jié)果不取決于軟管的其它組成部分。
兩層管ETFE/PA12三層管conETFE/ETFE/PA12、TPEE/PBN/TPEE、改性PBT/PBT/TPEE、PPS/Ad/PA12
四層管conETFE/PA6/Ad/PA12、conETFE/PA12/PPS/PA12、conPPS/PPS/Ad/PA12五層管conPBT/改性PBT/PBN/改性PBT/TPEE、ETFE/Ad/PPS/Ad/PA12此外，con“導(dǎo)電”的縮寫，ETFE乙烯-四氟乙烯共聚物，TPEE熱塑性聚酯彈性體，PBT聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯，PPS聚苯硫醚，PE聚乙烯，PP聚丙烯，PA聚酰胺，PBN聚萘二酸丁二醇酯，Ad“粘結(jié)劑”的縮寫。
表1中所示的結(jié)果顯示，對(duì)軟管12的最內(nèi)層16進(jìn)行常壓等離子體處理，使得密封層24能夠有利地附著至軟管12連接部分22的擴(kuò)口部分32、以及直線形的其它部分。特別地，采用改進(jìn)的抵接模具46進(jìn)行常壓等離子體處理，使最內(nèi)層16的內(nèi)表面和直線形其它部分能夠被均勻地改性，由此密封層24以相同的附著強(qiáng)度附著于其上。
此外，在最內(nèi)層16上進(jìn)行電暈處理的情況下，密封層24在直線形部分發(fā)揮良好的附著強(qiáng)度。但最內(nèi)層經(jīng)受電暈處理的軟管存在固有的問(wèn)題，即如上所述通過(guò)放電處理產(chǎn)生火花、在最內(nèi)層16發(fā)生局部熔融、以及在最內(nèi)層16有時(shí)產(chǎn)生孔洞。
本發(fā)明的上述實(shí)施方式僅為達(dá)到說(shuō)明性目的，應(yīng)理解本發(fā)明不局限于此。本發(fā)明可以各種變化和修飾而實(shí)施，在不離開(kāi)本發(fā)明精神和范圍的情況下，本發(fā)明可以各種方式實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種具有密封層的軟管，其包括在軟管一個(gè)端部的連接部分；作為軟管內(nèi)層的樹(shù)脂層；以及由彈性材料制成的密封層；其中，在連接部分的樹(shù)脂層中形成含氧官能團(tuán)，并且密封層被覆并結(jié)合于該樹(shù)脂層的內(nèi)表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有密封層的軟管，其中，該樹(shù)脂層由可熔融成型樹(shù)脂制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有密封層的軟管，其中，該樹(shù)脂層由氟樹(shù)脂制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有密封層的軟管，其中，該樹(shù)脂層包括選自由乙烯-四氟乙烯共聚物、熱塑性聚酯彈性體、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯、聚苯硫醚、聚乙烯、和聚丙烯組成的組中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有密封層的軟管，其中，該樹(shù)脂層由包括選自由乙烯-四氟乙烯共聚物、熱塑性聚酯彈性體、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯、聚苯硫醚、聚乙烯、和聚丙烯組成的組中的一種的混合材料制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有密封層的軟管，其中，該軟管用在車輛中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有密封層的軟管，其中，對(duì)該樹(shù)脂層進(jìn)行常壓等離子體處理，以形成其中含氧的官能團(tuán)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有密封層的軟管，其進(jìn)一步包括擴(kuò)口部分，其象喇叭一樣被擴(kuò)張，并設(shè)置在連接部分的端部；其中，該擴(kuò)口部分和連接部分的直線形其它部分實(shí)質(zhì)上被均勻地改性；以及在該密封層與擴(kuò)口部分及直線形其它部分中的每一個(gè)之間的附著強(qiáng)度設(shè)定為基本相等的強(qiáng)度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有密封層的軟管，其中，該官能團(tuán)為羰基或羥基。
10.一種直接連接裝置組件，其包括金屬管；及具有密封層的軟管，該軟管包括在軟管一個(gè)端部的連接部分；作為軟管內(nèi)層的樹(shù)脂層；及由彈性材料制成的密封層；其中，在連接部分的樹(shù)脂層中形成含氧官能團(tuán)，并且密封層被覆并結(jié)合于樹(shù)脂層的內(nèi)表面；其中，該金屬管的端部被壓配入連接部分中，并且該金屬管與軟管直接相連。
11.一種制造具有密封層的軟管的方法，該軟管包括在其一個(gè)端部的連接部分、作為軟管內(nèi)層的樹(shù)脂層、和由彈性材料制成的密封層，該方法包括將由一對(duì)電極間輝光放電產(chǎn)生的等離子體氣體送至連接部分內(nèi)層的內(nèi)表面，由此通過(guò)等離子體氣體的作用對(duì)該內(nèi)表面進(jìn)行改性；以及將該密封層被覆于內(nèi)表面上，以將該密封層結(jié)合至內(nèi)表面。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，在送等離子體氣體時(shí)，使用抵接模具，軟管的端部與其緊靠，該抵接模具具有插入?yún)^(qū)，該軟管的該端部被插入其中；氣體導(dǎo)入?yún)^(qū)，其從插入?yún)^(qū)延伸出來(lái)，并沿與插入?yún)^(qū)相反的方向穿過(guò)抵接模具；和阻擋部分，其可操作，以阻擋通過(guò)氣體導(dǎo)入?yún)^(qū)引入的等離子體氣體游離到該軟管的外表面；以及等離子體氣體通過(guò)氣體導(dǎo)入?yún)^(qū)被引入到連接部分內(nèi)層的內(nèi)表面，由此通過(guò)等離子氣的作用，對(duì)該內(nèi)表面進(jìn)行改性。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，在送等離子體氣體時(shí)，使用抵接模具，具有擴(kuò)口部分的軟管端部與其緊靠，該抵接模具具有插入?yún)^(qū)，該軟管的該端部被插入其中；氣體導(dǎo)入?yún)^(qū)，其從插入?yún)^(qū)延伸出來(lái)，并沿與插入?yún)^(qū)相反的方向穿過(guò)抵接模具；阻擋部分，其可操作，以阻擋從氣體導(dǎo)入?yún)^(qū)引入的等離子體氣體游離到軟管的外表面；和引導(dǎo)部分，其可操作，以將等離子體氣體引入擴(kuò)口部分的端部；等離子體氣體通過(guò)氣體導(dǎo)入?yún)^(qū)被引入到軟管內(nèi)層的內(nèi)表面，由此通過(guò)等離子體氣體的作用，對(duì)該內(nèi)表面進(jìn)行改性；以及引導(dǎo)部分使等離子體氣體從擴(kuò)口部分的該端部流向內(nèi)層的內(nèi)部。
全文摘要
在具有作為內(nèi)層的樹(shù)脂層的軟管中，對(duì)內(nèi)層的內(nèi)表面和軟管端部的連接部分進(jìn)行等離子體處理，以進(jìn)行表面改性。然后，由彈性材料制成的密封層被覆并結(jié)合至連接部分的內(nèi)表面。
文檔編號(hào)B29C65/14GK1755178SQ20051010548
公開(kāi)日2006年4月5日 申請(qǐng)日期2005年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月28日
發(fā)明者井上知己, 片山和孝 申請(qǐng)人:東海橡膠工業(yè)株式會(huì)社