低延伸率多層軟管及其制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種低延伸率多層軟管及其制造方法。該方法包括以下步驟：制造軟管的第一層、第二層和第三層；將第一層引入第三層內(nèi)；對(duì)第一層與第三層硫化，沿大致平行于其長(zhǎng)度的方向?qū)Φ谝粚优c第三層進(jìn)行拉伸；將第二層引入已硫化的第一層與第三層內(nèi)，硫化。本發(fā)明可以有效地降低多層軟管的延伸率，同時(shí)保持其回彈性能，從而提升多層軟管的使用性能。
【專(zhuān)利說(shuō)明】低延伸率多層軟管及其制造方法
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
本發(fā)明涉及一種低延伸率多層軟管及其制造方法，特別的涉及一種低延伸率流體輸送多層軟管及其制造方法，更特別的涉及一種低延伸率頁(yè)巖油氣開(kāi)采用壓裂液輸送多層軟管及其制造方法，屬于流體傳送裝備【技術(shù)領(lǐng)域】。
[0002]【背景技術(shù)】:
目前開(kāi)采頁(yè)巖油氣通常使用的是水力壓裂技術(shù)，此技術(shù)是利用壓裂液壓裂巖石層，以釋放頁(yè)巖油氣。運(yùn)輸壓裂液需要使用中長(zhǎng)距離的輸送管道，目前常用的輸送管道主要是軟管。
[0003]軟管具有承壓高，輸送流量大，連接方便，耐候性耐化學(xué)性好，能適應(yīng)不同地形地貌，在非使用狀態(tài)時(shí)呈扁平狀，易收卷，貯藏運(yùn)輸體積小等優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)有的流體輸送軟管通常由多層構(gòu)成，最外層與地面接觸，起保護(hù)作用；中間層，也叫增強(qiáng)層，通常由纖維編織而成，起增強(qiáng)管道強(qiáng)度的作用；最內(nèi)層與所輸送的液體接觸，通常由耐腐蝕的材料所制造。
[0004]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
現(xiàn)有的軟管制造方法可以選擇共擠法或者翻帶法。翻帶法制作相對(duì)簡(jiǎn)單，單位時(shí)間產(chǎn)量高，設(shè)備投資較少，生產(chǎn)出的軟管尺寸穩(wěn)定性好，在使用后具有良好的回彈性能。在使用中，流體的壓力通常會(huì)使翻帶法所制造的軟管的長(zhǎng)度增加。
[0005]本發(fā)明的目的是提供一種低延伸率多層軟管及其制造方法，可以有效地降低生產(chǎn)的軟管的延伸率，同時(shí)保持其回彈性能，從而提升多層軟管的使用性能。
[0006]以未受到管內(nèi)流體壓力作用時(shí)軟管長(zhǎng)度為初始長(zhǎng)度，軟管的延伸率是指，在受到力的作用時(shí)，軟管長(zhǎng)度與初始長(zhǎng)度的差值與初始長(zhǎng)度的比值。
[0007]如本說(shuō)明書(shū)和貫穿下面的權(quán)利要求書(shū)中所使用的那樣，“一”、“一個(gè)”和“一種”和“該”也旨在包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文明確指示其他情形。此處使用了術(shù)語(yǔ)“包括”與“包含”旨在包括已標(biāo)識(shí)的方法的步驟或元素，但是這樣的步驟或元素不構(gòu)成排它性的列表，方法或設(shè)備可以包含額外的步驟或元素。
[0008]以下，為不失一般性，描述多層軟管結(jié)構(gòu)時(shí)，使用“第一層”、“第二層”、“第三層”這些名詞，這些名詞僅表示所指代部件在文中出現(xiàn)的次序，并非限定其在軟管中的位置，同時(shí)，“第一層”、“第二層”、“第三層”類(lèi)似的名詞本身并不明示或暗示所述的該層為單一結(jié)構(gòu)，該層也可以為復(fù)合結(jié)構(gòu)。
[0009]低延伸率多層軟管的制造方法，該方法包括以下步驟:
(1)制造軟管的第一層:第一層的原料可以使用高分子塑料、天然橡膠、合成橡膠等。第一層的制造可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的方法，包括但不限于擠出法?？蛇x的，該層可附帶膠黏劑；
(2)制造軟管的第二層:第二層的原料可以使用高分子塑料、天然橡膠、合成橡膠等，其具體化學(xué)組分可以與第一層一樣，也可以不同。第二層的制造可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的方法，包括但不限于擠出法?？蛇x的，該層可附帶膠黏劑；
(3)分別將步驟(I)和步驟(2)中得到的第一層與第二層進(jìn)行表面處理:第一層與第二層的表面處理方法可以相同也可以不同；
(4)制造第三層:第三層可以由纖維通過(guò)編織、熱粘、化學(xué)粘合等在內(nèi)的方法制造，其中纖維可選用棉纖維、麻纖維、羊毛纖維等天然纖維或尼龍纖維、滌綸纖維、芳綸纖維等合成纖維等；
(5)第一層和第三層之間的粘接:將步驟(3)中進(jìn)行表面處理后的第一層通過(guò)使用牽引機(jī)或其他牽引方式，引入第三層內(nèi)部，使第一層的外表面與第三層的內(nèi)表面接觸，并對(duì)第一層與第三層進(jìn)行硫化，硫化的方式可以是室溫硫化，也可以是熱硫化或者冷硫化等，其操作方式隨第一層與第三層的化學(xué)組分與性質(zhì)變化而變化，這里高溫氣體可以為熱空氣、高壓水蒸汽或其他氣體。在這一步驟中，可以選擇對(duì)軟管進(jìn)行拉伸；
(6)翻帶:根據(jù)需要，可以選擇對(duì)步驟(5)的產(chǎn)物進(jìn)行內(nèi)外翻轉(zhuǎn)，使第一層由內(nèi)層變成外層，翻轉(zhuǎn)的方式可以是通過(guò)流體的壓力、機(jī)械牽引或其他方式。在翻帶后，可以根據(jù)需要，選擇將產(chǎn)物進(jìn)行表面輥孔。
[0010](7)第二層和第三層之間的粘接:將步驟(3)中進(jìn)行表面處理后的第二層通過(guò)使用牽引機(jī)或其他牽引方式，引入步驟(6)得到的產(chǎn)物中，并硫化。硫化的方式可以與步驟
(5)中的硫化方式相同或不同。硫化方式可以是室溫硫化，也可以是熱硫化或者冷硫化等，其具體操作方式隨第二層與第三層的化學(xué)組分與性質(zhì)變化而變化，這里高溫氣體可以為熱空氣、高壓水蒸汽或其他氣體。這一步驟中，可以根據(jù)需要，對(duì)軟管進(jìn)行拉伸。
[0011]對(duì)管體進(jìn)行拉伸的操作可以在步驟(5)與步驟(7)中的任何一個(gè)步驟中進(jìn)行，也可在步驟(5 )與步驟(7 )中都進(jìn)行。在這兩個(gè)步驟中，拉伸的步驟與方式可以相同，也可以不同。
[0012]拉伸的具體步驟可以有多種，包括但不限于以下示例:預(yù)先設(shè)定管體在拉伸后的伸長(zhǎng)量，一次性拉伸直到管體到達(dá)該長(zhǎng)度值，停止拉伸后可選擇維持一段時(shí)間；預(yù)先設(shè)定管體在多次拉伸中的每次伸長(zhǎng)量與總伸長(zhǎng)量，然后通過(guò)多次拉伸直到管體到達(dá)總伸長(zhǎng)量，停止拉伸后可選擇維持一段時(shí)間；將管體一端與一個(gè)物體連接，預(yù)先設(shè)定一個(gè)作用在管體上的拉力的數(shù)值,保持該拉力大小不變,通過(guò)該物體拉伸管體,直到管體不再被拉長(zhǎng),停止拉伸后可維持該長(zhǎng)度一段時(shí)間。
[0013]拉伸的方式可以是機(jī)械牽引、擠壓或其他方法。機(jī)械牽引可以是通過(guò)牽引機(jī)實(shí)現(xiàn)，也可通過(guò)其他方式。當(dāng)使用牽引機(jī)時(shí)，可以固定管體的一端，連接牽引機(jī)與管體的另一端，通過(guò)牽引機(jī)對(duì)管體施加牽引力；也可以在兩端通過(guò)牽引機(jī)同時(shí)對(duì)管體施加牽引力；也可以在管體上的多個(gè)位置同時(shí)施加牽弓I力；也可以在整個(gè)或幾乎整個(gè)管體上以近似均勻的方式施加牽引力。擠壓的方式可以是利用剛性的物體，對(duì)管道產(chǎn)生壓力，導(dǎo)致其長(zhǎng)度增加，例如通過(guò)下述方法實(shí)現(xiàn):在管體外安裝一個(gè)或多個(gè)物體，該物體定義了一個(gè)尺寸小于管體口徑的孔隙，通過(guò)使管體穿過(guò)該孔隙，利用物體與管體之間的摩擦力實(shí)現(xiàn)管體的拉伸。其他方法包括對(duì)管體施加牽弓I力、摩擦力形式以外的力，其結(jié)果是導(dǎo)致管體的長(zhǎng)度增加。
[0014]以上對(duì)拉伸操作的描述僅僅是具體的示例，不應(yīng)被視為是唯一可行的實(shí)施方案。顯然，對(duì)于本領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)人員來(lái)說(shuō)，在了解拉伸操作的基本原理后，可能在不背離這一原理的情況下，對(duì)實(shí)施拉伸的具體步驟與方式進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)上的各種修正和改變，但是這些修正和改變?nèi)栽谝陨厦枋龅姆秶畠?nèi)。
[0015]有益效果: 1.本技術(shù)方案可以有效地降低多層軟管在工作中的延伸率。例如，未采用拉伸方法制造的多層軟管，在工作壓力下的延伸率可能>4%，而根據(jù)本技術(shù)方案制造的多層軟管，在工作壓力下的延伸率可< 1%。
[0016]2.根據(jù)本技術(shù)方案制造的多層軟管具有良好的口徑回彈性能，使用中多層軟管口徑具有穩(wěn)定性，在撤除液體壓力后，可以基本恢復(fù)到原始口徑。
[0017]【具體實(shí)施方式】:
實(shí)施例1:
本實(shí)施例的低延伸率多層軟管的制造方法包括以下步驟:
(1)擠出制造帶有膠黏劑層的第一層:第一層粒料和膠黏劑粒料經(jīng)由兩臺(tái)擠出機(jī)擠出到一共擠模具中，共擠出來(lái)的復(fù)合層經(jīng)過(guò)冷卻，牽引壓扁而成扁平管即為帶有膠黏劑層的第一層，其中膠黏劑層厚度為0.10-0.35_，第一層厚度為0.5-4.0_，第一層采用TPU (熱塑性聚氨酯)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)擠出制造帶有膠黏劑層的第二層:第二層粒料和膠黏劑粒料經(jīng)由兩臺(tái)擠出機(jī)擠出到一共擠模具中，共擠出來(lái)的復(fù)合層經(jīng)過(guò)冷卻，牽引壓扁而成扁平管即為帶有膠黏劑層的第二層，其中膠黏劑層厚度為0.10-0.35mm，第二層厚度為0.5-4.0mm，第二層采用TPU粒料或者TPU/PVC合金或者PVC或者PVC/ 丁腈橡膠，所述的TPU/PVC合金中以重量計(jì)TPU:PVC=10:0-70 ;所述的PVC/ 丁腈橡膠中以重量計(jì)PVC:丁腈橡膠=100:0-70 ；
(3)分別將步驟(I)和步驟(2)中得到的半成品進(jìn)行表面處理:將其浸入二苯基甲烷二異氰酸酯(簡(jiǎn)稱(chēng)MDI，本實(shí)施例中采用巴斯夫M20S)作為固化劑和乙酸乙酯作為溶劑按10-30:70-90的重量比例配成的溶液中進(jìn)行物理滲透后備用；
(4)制造第三層:按產(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)格，將經(jīng)線(xiàn)和緯線(xiàn)編織為管狀的第三層，第三層厚度
1.5-5.0mm，其中經(jīng)線(xiàn)和緯線(xiàn)采用滌綸、尼龍、芳綸中的一種或者兩種的組合；
(5)第一層和第三層之間的粘接:將步驟(3)中進(jìn)行表面處理后的帶有膠黏劑層的第一層牽引進(jìn)管狀第三層，兩端固定通入壓力為0.10-0.35MPa的蒸汽，在軟管表面溫度達(dá)到120 ° C后，通過(guò)牽弓I機(jī)對(duì)軟管進(jìn)行拉伸，拉伸的延伸率為5%，4-10分鐘后，排蒸汽通空氣保壓冷卻至要求的溫度；
(6)翻帶:使步驟(5)的產(chǎn)品內(nèi)層變成外層；
(7)第二層和第三層之間的粘接:將步驟(3)中進(jìn)行表面處理后的帶有膠黏劑層的第二層牽引進(jìn)步驟(6)得到的產(chǎn)品中，兩端固定通入壓力為0.10-0.35MPa的蒸汽，4_10分鐘后，排蒸汽，通空氣保壓，冷卻至要求的溫度。
[0018]實(shí)施例2:
本實(shí)施例的低延伸率多層軟管的制造方法包括以下步驟:
(1)擠出制造帶有膠黏劑層的第一層:第一層粒料和膠黏劑粒料經(jīng)由兩臺(tái)擠出機(jī)擠出到一共擠模具中，共擠出來(lái)的復(fù)合層經(jīng)過(guò)冷卻，牽引壓扁而成扁平管即為帶有膠黏劑層的第一層，其中膠黏劑層厚度為0.10-0.35_，第一層厚度為0.5-4.0_，第一層采用TPU (熱塑性聚氨酯)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)擠出制造帶有膠黏劑層的第二層:第二層粒料和膠黏劑粒料經(jīng)由兩臺(tái)擠出機(jī)擠出到一共擠模具中，共擠出來(lái)的復(fù)合層經(jīng)過(guò)冷卻，牽引壓扁而成扁平管即為帶有膠黏劑層的第二層，其中膠黏劑層厚度為0.10-0.35mm，第二層厚度為0.5-4.0mm，第二層采用TPU粒料或者TPU/PVC合金或者PVC或者PVC/ 丁腈橡膠，所述的TPU/PVC合金中以重量計(jì)TPU:PVC=10:0-70 ;所述的PVC/ 丁腈橡膠中以重量計(jì)PVC:丁腈橡膠=100:0-70 ；
(3)分別將步驟(I)和步驟(2)中得到的半成品進(jìn)行表面處理:將其浸入二苯基甲烷二異氰酸酯(簡(jiǎn)稱(chēng)MDI，本實(shí)施例中采用巴斯夫M20S)作為固化劑和乙酸乙酯作為溶劑按10-30:70-90的重量比例配成的溶液中進(jìn)行物理滲透后備用；
(4)制造第三層:按產(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)格，將經(jīng)線(xiàn)和緯線(xiàn)編織為管狀的第三層，第三層厚度
1.5-5.0mm，其中經(jīng)線(xiàn)和緯線(xiàn)采用滌綸、尼龍、芳綸中的一種或者兩種的組合；
(5)第一層和第三層之間的粘接:將步驟(3)中進(jìn)行表面處理后的帶有膠黏劑層的第一層牽引進(jìn)管狀第三層，兩端固定通入壓力為0.10-0.35MPa的蒸汽，4_10分鐘后，排蒸汽通空氣保壓冷卻至要求的溫度；
(6)翻帶:使步驟(5)的產(chǎn)品內(nèi)層變成外層；
(7)第二層和第三層之間的粘接:將步驟(3)中進(jìn)行表面處理后的帶有膠黏劑層的第二層牽引進(jìn)步驟(6)得到的產(chǎn)品中，兩端固定通入壓力為0.10-0.35MPa的蒸汽，在軟管表面溫度達(dá)到120° C后，通過(guò)牽引機(jī)對(duì)軟管進(jìn)行拉伸，拉伸的延伸率為5%，4-10分鐘后，排蒸汽，通空氣保壓，冷卻至要求的溫度。
[0019]實(shí)施例3:
本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同之處在于:本實(shí)施例還包括在步驟(6)之后進(jìn)行表面輥孔的步驟。
[0020]實(shí)施例4:
本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同之處在于:本實(shí)施例中的第三層是采用棉纖維、麻纖維、羊毛纖維等天然纖維制造的。
[0021]實(shí)施例5:
本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同之處在于:本實(shí)施例的低延伸率多層軟管的制造方法為:當(dāng)?shù)谝粚雍偷谌龑又g通蒸汽硫化時(shí)，在軟管表面溫度達(dá)到125° C后，對(duì)軟管進(jìn)行拉伸，拉伸的延伸率為3%。
[0022]實(shí)施例6:
本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同之處在于:本實(shí)施例的低延伸率多層軟管的制造方法為:當(dāng)?shù)谝粚雍偷谌龑又g通蒸汽硫化時(shí)，在軟管表面溫度達(dá)到126° C后，對(duì)軟管進(jìn)行拉伸，拉伸的延伸率為1%。
[0023]實(shí)施例7:
本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同之處在于:本實(shí)施例的低延伸率多層軟管的制造方法為:當(dāng)?shù)谝粚雍偷谌龑又g通蒸汽硫化時(shí)，在軟管表面溫度達(dá)到125° C后，對(duì)軟管進(jìn)行拉伸，拉伸的延伸率為5%。
[0024]實(shí)施例8:
本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同之處在于:本實(shí)施例的低延伸率多層軟管的制造方法為:當(dāng)?shù)谝粚雍偷谌龑又g通蒸汽硫化時(shí)，在軟管表面溫度達(dá)到122° C后，對(duì)軟管進(jìn)行拉伸，拉伸的延伸率為2%。
[0025]可以理解，上文所描述的優(yōu)點(diǎn)可以涉及一個(gè)實(shí)施例或可以涉及多個(gè)實(shí)施例。各實(shí)施例不限于解決所述問(wèn)題中的任一個(gè)或全部的實(shí)施例或具有所述好處和優(yōu)點(diǎn)中的任一個(gè)或全部的實(shí)施例。
[0026]此處所描述的方法的步驟可以在適當(dāng)?shù)那闆r下以任何合適的順序，或同時(shí)實(shí)現(xiàn)。另外，在不偏離此處所描述的主題的精神和范圍的情況下，可以從任何一個(gè)方法中刪除各單獨(dú)的步驟。上文所描述的任何示例的各方面可以與所描述的其他示例中的任何示例的各方面相結(jié)合，以構(gòu)成進(jìn)一步的示例，而不會(huì)丟失尋求的效果。
[0027]以上的描述僅僅是本發(fā)明的具體實(shí)施例，不應(yīng)被視為是唯一的實(shí)施例。顯然，對(duì)于本領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)人員來(lái)說(shuō)，在了解本
【發(fā)明內(nèi)容】
和原理后，都可能在不背離本發(fā)明原理、結(jié)構(gòu)的情況下，進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)上的各種修正和改變，但是這些修正和改變?nèi)栽诒景l(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種低延伸率多層軟管的制造方法，其特征是:該方法包括以下步驟: 制造軟管的第一層、第二層和第三層； 將第一層引入第三層內(nèi)； 對(duì)第一層與第三層硫化，沿其長(zhǎng)度的方向?qū)Φ谝粚优c第三層進(jìn)行拉伸； 將第二層引入已硫化的第一層與第三層內(nèi)，硫化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低延伸率多層軟管的制造方法，其特征是:所述的拉伸是采用牽引拉伸的方法完成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低延伸率多層軟管的制造方法，其特征是:該制造方法還包括在對(duì)第一層與第三層硫化的步驟之后進(jìn)行內(nèi)外翻轉(zhuǎn)的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低延伸率多層軟管的制造方法，其特征是:該制造方法還包括在對(duì)第一層與第三層進(jìn)行內(nèi)外翻轉(zhuǎn)的步驟之后進(jìn)行表面輥孔的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或4所述的低延伸率多層軟管的制造方法，其特征是:第一層與第二層中的至少一層是通過(guò)擠出方法制造的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或4所述的低延伸率多層軟管的制造方法，其特征是:第一層和/或第二層包含TPU、PVC、天然橡膠與合成橡膠中的至少一種材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或4所述的低延伸率多層軟管的制造方法，其特征是:第三層包含天然纖維、合成纖維或其混合物。
8.一種采用權(quán)利要求1-7之一的方法所制得的低延伸率多層軟管，其特征是:所述的多層軟管的延伸率不大于1%。
9.一種低延伸率多層軟管的制造方法，其特征是:該方法包括以下步驟: 制造軟管的第一層、第二層和第三層； 將第一層引入第三層內(nèi)，對(duì)第一層與第三層硫化； 將第二層引入已硫化的第一層與第三層內(nèi)； 對(duì)第二層、第一層與第三層硫化，沿大致平行于其長(zhǎng)度的方向進(jìn)行拉伸。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的低延伸率多層軟管的制造方法，其特征是:拉伸后多層軟管所增加的長(zhǎng)度相對(duì)于未拉伸時(shí)長(zhǎng)度的比例為1%至5%。
【文檔編號(hào)】B29D23/00GK104385647SQ201410416798
【公開(kāi)日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月22日
【發(fā)明者】沙月華, 周杉鴻, 劉鳴, 王東輝 申請(qǐng)人:五行材料科技（江蘇）有限公司