專利名稱：制造膠管的方法
背景技術(shù)：
膠管經(jīng)常用連續(xù)的紗線增強(qiáng)以提高其物理性能，例如爆破強(qiáng)度。象用于汽車和卡車上的水箱膠管通常用連續(xù)的紗線增強(qiáng)元件來(lái)增強(qiáng)。一般常常用連續(xù)的增強(qiáng)紗線以提高膠管的爆破強(qiáng)度。雖然生產(chǎn)這種纖維增強(qiáng)的膠管是一種強(qiáng)體力勞動(dòng)工作，并且還會(huì)導(dǎo)致材料大量的浪費(fèi)，但仍需要這項(xiàng)技術(shù)以滿足汽車工業(yè)的要求。
生產(chǎn)纖維增強(qiáng)的膠管是一項(xiàng)強(qiáng)體力勞動(dòng)工作。在該膠管生產(chǎn)出來(lái)后，一般要將它們修整到所需要的精確尺寸。從膠管修整下來(lái)的含有纖維增強(qiáng)的材料通常就被廢棄，因?yàn)橐话悴豢赡茉诨厥者@種含有纖維的材料。
膠管是通過(guò)將橡膠組合物擠壓成管子形狀，接下來(lái)將該管子成型成所要求的形狀并固化而制造出來(lái)的。這種技術(shù)方法的好處在于降低了勞動(dòng)成本，減少了加工中的存料和浪費(fèi)。但是，利用這種擠壓方法制成的膠管一般都沒(méi)有汽車工業(yè)的水箱膠管所要求的物理強(qiáng)度。更準(zhǔn)確地說(shuō)，這種膠管具有較低的爆破強(qiáng)度。
通過(guò)使用披露于US5,268,134中的方法，在沒(méi)有纖維增強(qiáng)的情況下，制成的膠管所顯示出的爆破強(qiáng)度為每平方英寸約115磅。該方法具體包括(1)將橡膠組合物擠壓成管子形狀，其中橡膠組合物的組成為(a)EPDM合金，它由(i)官能化的EPDM橡膠，(ii)有熱塑性側(cè)鏈接枝在其上的EPDM橡膠和(iii)分散的熱塑性塑料，其中熱塑性塑料選自尼龍、聚酯和聚苯醚，(b)EPDM橡膠，(c)碳黑，(d)至少一種固化劑，(e)氧化鋅，(f)操作油，(g)硬脂酸；(2)將管子成型成膠管所需要的幾何形狀；(3)在130℃～210℃的溫度范圍內(nèi)固化橡膠組合物從而生產(chǎn)出膠管。
US5,268,134還披露一種制造該膠管的方法，它包括將橡膠組合物在130℃～210℃的溫度范圍內(nèi)經(jīng)注模法成型成膠管所需要的幾何形狀，其中橡膠組合物的組成為(a)EPDM合金，它由(i)官能化的EPDM橡膠，(ii)熱塑性側(cè)鏈接枝在其上的EPDM橡膠和(iii)分散的熱塑性塑料，其中熱塑性塑料選自尼龍、聚酯和聚苯醚，(b)EPDM橡膠，(c)碳黑，(d)至少一種固化劑，(e)氧化鋅，(f)操作油，(g)硬脂酸；(2)將管子成型成膠管所需要的幾何形狀；(3)在130℃～210℃的溫度范圍內(nèi)固化橡膠組合物從而生產(chǎn)出膠管。
發(fā)明概述通過(guò)使用本發(fā)明的方法，在不需要纖維增強(qiáng)的情況下可制造出爆破強(qiáng)度為每平方英寸至少140磅，優(yōu)選為每平方英寸至少150磅的膠管。該膠管所顯示出的硬度也適于應(yīng)用于汽車上。例如，重要的是在汽車上使用的膠管要有約88或更低的肖氏A級(jí)硬度，優(yōu)選為85或更低。
本發(fā)明的方法可降低勞動(dòng)成本，減少加工中的存料和浪費(fèi)。它的使用還可減少所需要的制造工序的數(shù)目以及對(duì)某些設(shè)備的需要。用該項(xiàng)技術(shù)制成的具有合適爆破強(qiáng)度的膠管其成本要比用纖維增強(qiáng)制成的相同的膠管低得多。
具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明涉及一種制造膠管的方法，它包括(1)將橡膠組合物擠壓成管子形狀，其中橡膠組合物的組成為(a)聚乙烯/聚丙烯合金，它由(i)低熔融指數(shù)的聚乙烯和(ii)聚丙烯(其中聚丙烯在聚丙烯/聚乙烯合金中均勻分散在整個(gè)聚乙烯中)組成，(b)EPDM橡膠，(c)碳黑，(d)至少一種固化劑，(e)氧化鋅，(f)操作油，(g)硬脂酸；(2)將管子成型成膠管所需要的幾何形狀；(3)在130℃～210℃的溫度范圍內(nèi)固化橡膠組合物從而生產(chǎn)出膠管。
主題發(fā)明還揭示了一種制造膠管的方法，它包括將橡膠組合物在130℃～210℃的溫度范圍內(nèi)經(jīng)注模法成型成膠管所需要的幾何形狀，其中橡膠組合物的組成為(a)聚丙烯/聚乙烯合金，它由(i)低熔融指數(shù)的聚乙烯和(ii)聚丙烯(其中聚丙烯在聚丙烯/聚乙烯合金中均勻分散在整個(gè)聚乙烯中)組成，(b)EPDM橡膠，(c)碳黑，(d)至少一種固化劑，(e)氧化鋅，(f)操作油，(g)硬脂酸；(2)將管子成型成膠管所需要的幾何形狀；(3)在130℃～210℃的溫度范圍內(nèi)固化橡膠組合物從而生產(chǎn)出膠管。
通過(guò)使用本發(fā)明的方法，增強(qiáng)聚丙烯可以較低的溫度分散到橡膠化合物中。這樣就能在不損害彈性體基體或其它添加劑的溫度下制備含有聚丙烯的橡膠化合物。例如，含有聚丙烯的橡膠化合物在低約95℃的溫度下混合，通常用于制造生產(chǎn)用的橡膠化合物。這些橡膠化合物用在輪胎，膠管，帶和其它工程產(chǎn)品的制造上。這項(xiàng)技術(shù)可應(yīng)用于其它高熔點(diǎn)的聚烯烴上，這種聚烯烴可與較低熔點(diǎn)的聚烯烴混合以形成合金，該合金可在較低熔點(diǎn)的聚烯烴的軟點(diǎn)或熔點(diǎn)之上的溫度分散到橡膠化合物中。
更準(zhǔn)確地說(shuō)，本發(fā)明公開了一種在低于聚丙烯熔點(diǎn)的溫度下將聚丙烯分散到橡膠化合物中的方法，它包括(1)制備聚乙烯/聚丙烯合金，它是由(i)低熔融指數(shù)的聚乙烯和(ii)聚丙烯組成；(2)在聚丙烯的熔點(diǎn)之下和聚乙烯的熔點(diǎn)之上的溫度將聚乙烯/聚丙烯合金混合到橡膠化合物中。步驟(2)的混合一般是在95℃～120℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行的。本發(fā)明的詳細(xì)描述本發(fā)明方法的第一步包括將特制的橡膠組合物擠壓成管子形狀。這可以通過(guò)將橡膠組合物從環(huán)形模頭擠出而連續(xù)的實(shí)現(xiàn)。一般來(lái)說(shuō)，環(huán)形流道是由模頭的外殼體和模芯形成的?？墒褂酶鞣N設(shè)計(jì)的環(huán)形模頭。例如，模芯通過(guò)“支架腳”機(jī)械地支撐在模頭的外殼體上。使用這種包括支架腳的模頭設(shè)計(jì)的不利之處在于它們會(huì)產(chǎn)生“焊縫”和條紋，這是由于分開聚合物流體的支架腳的存在所引起的。由含有支架腳的模頭所帶來(lái)的焊縫是不希望見到的，因?yàn)樗悄z管中機(jī)械強(qiáng)度差的點(diǎn)。
優(yōu)選使用這樣一種模頭在不會(huì)對(duì)環(huán)形區(qū)域的流動(dòng)產(chǎn)生阻礙的情況下將模芯機(jī)械地固定在模殼體上。使用這種模頭可消除焊縫和與此相關(guān)的問(wèn)題。在實(shí)際的應(yīng)用中可使用十字頭模頭。例如，可使用側(cè)進(jìn)料支管式模頭將橡膠組合物擠壓成管子形狀，然后將該管子成型成所需要的膠管形狀，其后進(jìn)行固化。使用這種側(cè)進(jìn)料支管式模頭可將聚合物流體在入口處分成支流并在與入口處成180°角的地方重新匯合。由于采用了這種設(shè)計(jì)，圍繞模芯流動(dòng)的聚合物要比沒(méi)有一直圍繞模芯流動(dòng)的聚合物有較少的移動(dòng)距離。因此，側(cè)進(jìn)料支管式模頭應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)成其模芯偏心地放置在模頭中以便于在離進(jìn)入口的遠(yuǎn)端有一較寬的間隙從而形成一均勻的流速。側(cè)進(jìn)料支管式模頭可設(shè)計(jì)成這樣一種形式有一基本上均勻的流速，但是所擠出的聚合物剪切速率和溫度的變化將是非均勻的。
螺旋芯棒式模頭是一種非常優(yōu)選的模頭，因?yàn)樗鼈兛蔀榱魉?，剪切速率和溫度隨時(shí)間均勻的變化創(chuàng)造條件。當(dāng)然，這種螺旋芯棒式模頭的使用還消除了焊縫的問(wèn)題。螺旋芯棒式模頭把橡膠組合物流體分成具有各自分開的進(jìn)料口或料流管。在每個(gè)口處將橡膠組合物供入切入模芯的螺旋槽中。螺旋芯棒的截面面積逐漸減小而模芯與模頭間的間隙朝著出口處在增大。這樣就會(huì)使來(lái)自各進(jìn)料口的聚合物進(jìn)行混合或“成層”。使用這種螺旋芯棒式模頭最終會(huì)得到一很均勻的管子，優(yōu)選將它們使用于本發(fā)明中。通過(guò)利用孟山都(Monsanto)擴(kuò)張銷和模頭也可以得到極佳的結(jié)果。
擠出或注模成型的橡膠組合物的組成為(a)聚丙烯/聚乙烯合金它由(i)低熔融指數(shù)的聚乙烯和(ii)聚丙烯(其中聚丙烯在聚丙烯/聚乙烯合金中均勻分散在整個(gè)聚乙烯中)組成，(b)EPDM橡膠，(c)碳黑，(d)至少一種固化劑，(e)氧化鋅，(f)操作油，(g)硬脂酸。在橡膠組合物中，聚丙烯/聚乙烯合金的總量在約2phr～約50phr(在每百份橡膠中所占有的份數(shù))的范圍內(nèi)。這是分散在EPDM中的熱塑性塑料合金(聚丙烯和聚乙烯)的總量。在組合物中聚丙烯/聚乙烯合金通常的優(yōu)選用量在約3phr～約30phr的范圍內(nèi)。由于考慮到其工藝過(guò)程，在橡膠組合物中聚丙烯/聚乙烯合金更加優(yōu)選的用量在約4phr～約20phr的范圍內(nèi)。
聚丙烯/聚乙烯合金通常含有約百分之30(重量)～約百分之90(重量)的聚乙烯和約百分之10～70(重量)的聚丙烯。聚丙烯/聚乙烯合金優(yōu)選含有約百分之40(重量)～約百分之75(重量)的聚乙烯和約百分之25～60(重量)的聚丙烯。聚丙烯/聚乙烯合金最優(yōu)選含有約百分之55(重量)～約百分之65(重量)的聚乙烯和約百分之35～45(重量)的聚丙烯。
在聚丙烯/聚乙烯合金中使用的聚乙烯具有低的熔融指數(shù)，一般是在約0.05g/10分鐘～約1.5g/10分鐘的范圍內(nèi)。低熔融指數(shù)的聚乙烯優(yōu)選其熔融指數(shù)在約0.10g/10分鐘～約1.0g/10分鐘的范圍內(nèi)。低熔融指數(shù)的聚乙烯更加優(yōu)選要有在約0.15g/10分鐘～約0.35g/10分鐘的范圍內(nèi)的熔融指數(shù)。聚乙烯的熔融指數(shù)是通過(guò)在2160g的載荷、190℃的溫度下，10分鐘內(nèi)強(qiáng)迫通過(guò)直徑為0.376英寸的孔的聚乙烯量的測(cè)量來(lái)決定的。
在這種合金的制備中，熱塑性塑料(聚乙烯和聚丙烯)通常在其混合期間熔融。在混合期間，分散于橡膠中的熱塑性塑料相的形態(tài)取決于各種因素。其中一個(gè)因素是混合相的相對(duì)粘度之比。經(jīng)驗(yàn)表明當(dāng)兩相的粘度完全匹配時(shí)，分散相的區(qū)域尺寸就會(huì)變得更小。在熱塑性材料熔融后，使這些粘度“匹配”的一種方法是通過(guò)將混合的溫度增加以進(jìn)一步軟化彈性體從而減少?gòu)椥泽w相的粘度?？墒?，這種方法也不總是可行的，需要實(shí)現(xiàn)這一目的的溫控是很敏感的，并且所需要的高溫會(huì)使橡膠組分嚴(yán)重的降解。
在與橡膠混合以使得聚乙烯/聚丙烯合金中的熔融聚乙烯相的粘度與彈性體的粘度完全匹配的過(guò)程中，通過(guò)在聚乙烯/聚丙烯合金中使用低熔融指數(shù)的聚乙烯，各相的粘度也能達(dá)到“匹配”。這樣就會(huì)使兩相的粘度更加接近并且使得熱塑性塑料更好的分散于其中。該方法消除或減少了為了使相的粘度匹配而提高混合溫度的需要，并導(dǎo)致在橡膠化合物中預(yù)形成的，但未熔融的聚丙烯微觀相的分散。這樣就避免了EPDM在較高溫度下發(fā)生不必要的降解。通過(guò)使用這一方法可實(shí)現(xiàn)的又一好處是在合金中可使用更高濃度的熱塑性塑料并且不會(huì)對(duì)加工帶來(lái)不利的影響。
在橡膠組合物的制備中，一般首先優(yōu)選制備非生產(chǎn)用的混合物。這種非生產(chǎn)用的混合物含有橡膠組合物中的聚合物成分和某種其它的混合成分但不含有固化劑。橡膠組合物通常含有約80phr～約150phr的炭黑。一般需要至少約80phr的炭黑以得到所要求的剛度標(biāo)準(zhǔn)。另一方面，使用超過(guò)150phr的炭黑會(huì)導(dǎo)致組合物很難加工和擠出。通常橡膠組合物優(yōu)選含有約100phr～約130phr的炭黑。在橡膠組合物中炭黑最優(yōu)選的存在量是在約110phr～約125phr的范圍內(nèi)。
在橡膠組合物中包括含量在約20phr～約90phr范圍內(nèi)的操作油(增量油)是很重要的。優(yōu)選操作油的存在量在約30phr～約70phr的范圍內(nèi)。在橡膠組合物中，操作油最優(yōu)選的存在量是在約40phr～約50phr的范圍內(nèi)。
在橡膠組合物中也包含有氧化鋅，其用量在約1phr～約10phr的范圍內(nèi)。在橡膠組合物中氧化鋅優(yōu)選存在量是在約3phr～8phr的范圍內(nèi)。在橡膠組合物中氧化鋅更加優(yōu)選的用量在約4phr～約6phr的范圍內(nèi)。
在橡膠組合物中還包括有硬脂酸，其含量在約0.25phr～約5phr的范圍內(nèi)。在橡膠組合物中硬脂酸優(yōu)選的存在量是在約0.5phr～約4phr的范圍內(nèi)。在橡膠組合物中硬脂酸最優(yōu)選的存在量是在約1phr～約3phr的范圍內(nèi)。
在大多數(shù)情況下，希望在橡膠組合物中包括有切短的聚合物纖維以減少在高溫下生產(chǎn)的膠管的圓周膨脹。為此目的可廣泛使用各種聚合物纖維?？墒褂玫木酆衔锢w維的一些代表性例子包括人造絲纖維、纖維素纖維、尼龍纖維、聚酯纖維和聚芳酰胺纖維。聚芳酰胺纖維，例如Kevlar聚芳酰胺纖維是優(yōu)選的。一般包含在橡膠組合物中的切短的聚合物纖維量是在約0.5phr～15phr的范圍內(nèi)。優(yōu)選包含在橡膠組合物中的切短的聚合物纖維量是在約4phr～約8phr的范圍內(nèi)。
通過(guò)將固化劑例如硫和促進(jìn)劑加入到非生產(chǎn)性橡膠組合物中來(lái)制備生產(chǎn)性的橡膠組合物。一般硫或含硫的化合物的加入量是在約0.2phr～6phr的范圍內(nèi)。硫在生產(chǎn)性橡膠組合物中優(yōu)選的存在量是在約0.3phr～4phr的范圍內(nèi)。硫在橡膠組合物中最優(yōu)選的存在量是在0.5phr～2phr的范圍內(nèi)。
在生產(chǎn)用橡膠組合物中，與硫固化劑一起還可包括有一或多種促進(jìn)劑。可使用的促進(jìn)劑的一些代表性例子包括二固化苯并噻唑、2-硫醇基苯并噻唑、N-氧聯(lián)二亞乙基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N-環(huán)己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、二甲基二硫代氨基甲酸鉍、二乙基二硫代氨基甲酸鎘、二甲基二硫代氨基甲酸銅、二甲基二硫代氨基甲酸鉛、二乙基二硫代氨基甲酸硒、二甲基二硫代氨基甲酸硒、二乙基二硫代氨基甲酸碲、二甲基二硫代氨基甲酸鋅、二丁基二硫代氨基甲酸鋅、二固化四甲基秋蘭姆、二固化四乙基秋蘭姆、六固化雙五亞甲基秋蘭姆、一固化四甲基秋蘭姆和二甲基乙基硫脲。含有硫固化劑的生產(chǎn)用橡膠組合物一般含有約1phr～約12phr的促進(jìn)劑。促進(jìn)劑的優(yōu)選存在量是在約2.5phr～約10phr的范圍內(nèi)。所使用的促進(jìn)劑的最優(yōu)選用量是在約4phr～約8phr的范圍內(nèi)。
生產(chǎn)用橡膠組合物還可用過(guò)氧化物固化劑來(lái)制造。這種過(guò)氧化物固化劑通常含有至少一種過(guò)氧化物化合物、交聯(lián)劑和氧化鋅。應(yīng)該注意到氧化鋅也可使用在標(biāo)準(zhǔn)的硫固化劑體系中。在過(guò)氧化物固化劑體系中可廣泛使用各種過(guò)氧化合物?？墒牵瑧?yīng)當(dāng)避免使用酸性材料，例如基于酸或酯的過(guò)氧化物。可使用的過(guò)氧化物化合物的一些代表性例子包括過(guò)氧化甲乙酮、過(guò)氧化環(huán)己酮、過(guò)氧化氫異丙基苯、蒎烷過(guò)氧化氫、萜烷過(guò)氧化氫、過(guò)氧化氫叔丁基、過(guò)氧化二異丙苯、2，5-二甲基己烷-2，5-二過(guò)氧化氫、過(guò)氧化二叔丁基等。過(guò)氧化二異丙苯和過(guò)氧化二叔丁基是較優(yōu)選的過(guò)氧化物化合物。可使用的交聯(lián)劑的一些代表性例子包括四丙烯酸季戊四醇酯、三甲基丙烯酸三羥甲酯和鄰苯二甲酸二烯丙酯。
在橡膠組合物被擠壓成管子形狀后，管子被成型成膠管所需要的幾何形狀。一些擠出設(shè)備可自動(dòng)地完成這些事情?？墒?，在手工操作中，就需要將管子彎成所要求的形狀。而這可以在模芯或任何其它類型的能迫使膠管成型成所要求形狀的設(shè)備上做到。在成型過(guò)程中所產(chǎn)生的任何廢料均可再回收用于擠出工序。
最后的工序是將成型的管在130℃～210℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行固化以生產(chǎn)出膠管。該固化工序可通過(guò)將成型的管簡(jiǎn)單地加熱到所要求的固化溫度就可實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然更希望在固化的過(guò)程中將管實(shí)際限制在所要求的形狀中。固化工序優(yōu)選在約140℃～約200℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。對(duì)于固化工序來(lái)說(shuō)，最優(yōu)選的溫度范圍是約170℃～約195℃。
在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，膠管是通過(guò)注模法成型。當(dāng)使用注模法時(shí)，膠管可直接模制成所要求的形狀。注模法通常是在130℃～210℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行的，該溫度可充分地將橡膠組合物固化成所需要的幾何形狀。優(yōu)選使用的溫度范圍是在140℃～200℃，最優(yōu)選的溫度范圍是在170℃～195℃。
本發(fā)明可通過(guò)下面的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，這些實(shí)施例僅僅是為了說(shuō)明的目的而不認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明或可實(shí)施方法范圍的限制。除非特別指明，否則所有的份數(shù)和百分比均按重量計(jì)。
實(shí)施例1-3將低熔融指數(shù)的聚乙烯與標(biāo)準(zhǔn)的聚丙烯在165℃～180℃以6040的比進(jìn)行混合從而制備出聚乙烯/聚丙烯(PE/PP)合金。低熔融指數(shù)的聚合物具有0.25g/10分鐘的熔體指數(shù)。這種混合可在雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行，其中，擠出機(jī)的溫度控制在325°F～425°F(163℃～218℃)之間，平均停留時(shí)間保持在2～4分鐘內(nèi)。擠出溫度一般是在356°F～392°F(180℃～200℃)的范圍內(nèi)。在混合后，將合金用水冷卻并造粒。
含有聚乙烯/聚丙烯合金和EPDM膠料的橡膠混合物使用兩步加料的班伯里密混合機(jī)來(lái)制備。橡膠膠料在膠管應(yīng)用中的使用是其特征之一。為了進(jìn)行比較，按表I所示來(lái)制備橡膠料，使合金和EPDM以各種組合在第一步中混合，而碳黑、操作油、氧化鋅和硬脂酸為常規(guī)用量。第一步的混合是在165℃、65rpm下進(jìn)行2.5分鐘。緊接著，加入第二步的反應(yīng)物以制成生產(chǎn)用的混合物。第二步的反應(yīng)體是硫、促進(jìn)劑和金屬二硫代氨基甲酸鹽。第二步是在120℃、35rpm下混合2.0分鐘。根據(jù)試驗(yàn)的需要，通過(guò)將膠料成型并在340°F(171℃)下固化18分鐘來(lái)制備由該膠料組成的試驗(yàn)樣品。所制成的膠管樣品用于測(cè)定爆破強(qiáng)度。
表I
由表I可見，聚丙烯/聚乙烯合金增加了在實(shí)施例2和3中制造的膠管的爆破強(qiáng)度。在實(shí)施例3中使用15phr的合金所達(dá)到的爆破強(qiáng)度要大于實(shí)施例2中僅使用10phr合金的爆破強(qiáng)度。
實(shí)施例4-6除了將油的用量增加到50phr外，在該系列實(shí)驗(yàn)中重復(fù)在實(shí)施例1-3中所使用的程序。在實(shí)施例5和6中，評(píng)定聚丙烯/聚乙烯合金具有較高含量的情況。這一系列實(shí)驗(yàn)的結(jié)果顯示在表II中。
表II
由表II可見，膠管的爆破強(qiáng)度顯著地增加而其肖氏A級(jí)硬度并沒(méi)有增加到不可接受的程度。實(shí)施例5表明，膠管的爆破強(qiáng)度可增加到每平方英寸至少150磅，而膠管的肖氏A級(jí)硬度卻不會(huì)增加到超過(guò)85。在實(shí)施例6中，在保持肖氏A級(jí)硬度低于88的情況下，可使膠管的爆破強(qiáng)度增加到每平方英寸超過(guò)175磅。該實(shí)驗(yàn)表明，商業(yè)上合格的用于汽車上的膠管可通過(guò)使用本發(fā)明的方法來(lái)制造。
比較例7在該實(shí)驗(yàn)中，除了使用聚丙烯來(lái)替代聚丙烯/聚乙烯合金外，使用實(shí)施例4-6中所述的程序來(lái)生產(chǎn)膠管。所制造的膠管的爆破強(qiáng)度隨聚丙烯含量的增加而減少。以聚丙烯替代聚丙烯/聚乙烯合金所制成的膠管其爆破強(qiáng)度一般為每平方英寸約105磅，肖氏A級(jí)硬度約78。因此，當(dāng)用聚丙烯替代聚丙烯/聚乙烯合金時(shí)就不能制出商業(yè)上合格的膠管。
比較例8在該實(shí)驗(yàn)中除了使用聚乙烯以替代聚丙烯/聚乙烯合金外，使用實(shí)施例4-6所述的程序來(lái)生產(chǎn)膠管。所制成的膠管的高溫爆破強(qiáng)度用于汽車上是不夠的。以聚乙烯替代聚丙烯/聚乙烯合金制成的膠管的圓周膨脹太大從而在汽車應(yīng)用上不能合格。因此，當(dāng)用聚乙烯替代聚丙烯/聚乙烯合金時(shí)就不能制出商業(yè)上合格的膠管。
可使用例如碳黑等填料以增加膠管的爆破強(qiáng)度?？墒?，爆破強(qiáng)度增加到每平方英寸140磅之上會(huì)使得硬度增加到不可接受的程度(肖氏A級(jí)硬度大于88)。
當(dāng)為了說(shuō)明主題發(fā)明而披露了某些代表性實(shí)施方案和細(xì)節(jié)時(shí)，作為本領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì)其進(jìn)行各種改變和變動(dòng)將是顯而易見的都沒(méi)有脫離本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種制造膠管的方法，其特征在于它包括如下的步驟z(1)將橡膠組合物擠壓成管子形狀，其中橡膠組合物的組成為(a)聚乙烯/聚丙烯合金，它由(i)低熔融指數(shù)的聚乙烯和(ii)聚丙烯組成，其中聚丙烯在聚丙烯/聚乙烯合金中均勻分散在整個(gè)聚乙烯中，(b)EPDM橡膠，(c)碳黑，(d)至少一種固化劑，(e)氧化鋅，(f)操作油，(g)硬脂酸；(2)將管子成型成膠管所需要的幾何形狀；(3)在130℃～210℃的溫度范圍內(nèi)固化橡膠組合物從而生產(chǎn)出膠管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于熱塑性塑料是聚乙烯/聚丙烯合金，其中，在橡膠組合物中合金的量要滿足在組合物中基于EPDM橡膠總量計(jì)要有約2phr～約30phr的聚丙烯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于橡膠組合物含有約80phr～約150phr的碳黑，約20phr～約90phr的操作油，約1phr～約10phr的氧化鋅，約0.25phr～約5phr的硬脂酸，約0.2phr～約6phr的硫，約1phr～約12phr的促進(jìn)劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于橡膠組合物在約140℃～約200℃的溫度范圍內(nèi)固化。
5.由權(quán)利要求1表征的方法制成的膠管。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于使用螺旋芯棒式模頭將橡膠組合物擠壓成管子形狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于熱塑性塑料是聚乙烯/聚丙烯合金，其中橡膠組合物含有約3phr～約30phr的聚丙烯，約100phr～約130phr的碳黑，約30phr～約70phr的操作油，約3phr～約8phr的氧化鋅，約0.5phr～約4phr的硬脂酸，約0.3phr～約4phr的硫，約2.5phr～約10phr的促進(jìn)劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于熱塑性塑料是聚乙烯/聚丙烯合金，其中橡膠組合物含有約4phr～約30phr的聚丙烯，約110phr～約125phr的碳黑，約40phr～約50phr的操作油，約4phr～約6phr的氧化鋅，約1phr～約3phr的硬脂酸，約0.5phr～約2phr的硫，約4phr～約8phr的促進(jìn)劑。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其特征在于促進(jìn)劑是由硫醇基苯并噻唑、二固化四甲基秋蘭姆和二丁基二硫代氨基甲酸鋅組合而成。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其特征在于所說(shuō)的橡膠組合物是在約170℃～約195℃的溫度范圍內(nèi)固化的。
11.一種制造膠管的方法，其特征在于它是將橡膠組合物在130℃～210℃的溫度范圍內(nèi)經(jīng)注模法成型成膠管所要求的幾何形狀，其中，橡膠組合物的組成為(a)聚丙烯/聚乙烯合金，它由(i)低熔融指數(shù)的聚乙烯和(ii)聚丙烯組成，其中聚丙烯在聚丙烯/聚乙烯合金中均勻分散在整個(gè)聚乙烯中，(b)EPDM橡膠，(c)碳黑，(d)至少一種固化劑，(e)氧化鋅，(f)操作油，(g)硬脂酸；(2)將管子成型成膠管所需要的幾何形狀；(3)在130℃～210℃的溫度范圍內(nèi)固化橡膠組合物從而生產(chǎn)出膠管。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其特征在于熱塑性塑料是聚乙烯/聚丙烯合金，其中，在橡膠組合物中合金的量要滿足在組合物中基于EPDM橡膠總量計(jì)要有約2phr～約50phr的聚丙烯。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其特征在于橡膠組合物含有約80phr～約150phr的碳黑，約20phr～約90phr的操作油，約1phr～約10phr的氧化鋅，約0.25phr～約5phr的硬脂酸，約0.2phr～約6phr的硫和約1phr～約12phr的促進(jìn)劑。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其特征在于橡膠組合物含有約3phr～約30phr的聚丙烯，約100phr～約130phr的碳黑，約30phr～約70phr的操作油，約3phr～約8phr的氧化鋅，約0.5phr～約4phr的硬脂酸，約0.3phr～約4phr的硫和約2.5phr～約10phr的促進(jìn)劑。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其特征在于橡膠組合物含有來(lái)源于聚乙烯/聚丙烯合金的約4phr～約30phr的聚丙烯，約110phr～約125phr的碳黑，約40phr～約50phr的操作油，約4phr～約6phr的氧化鋅，約1phr～約3phr的硬脂酸，約0.5phr～約2phr的硫，約4phr～約8phr的促進(jìn)劑。
16.一種橡膠組合物，其特征在于該橡膠組合物的組成為(a)聚乙烯/聚丙烯合金，它由(i)低熔融指數(shù)的聚乙烯和(ii)聚丙烯組成，其中聚丙烯在聚丙烯/聚乙烯合金中均勻分散在整個(gè)聚乙烯中，(b)EPDM橡膠，(c)碳黑，(d)至少一種固化劑，(e)氧化鋅，(f)操作油和(g)硬脂酸。
17.一種將聚丙烯在低于聚丙烯熔點(diǎn)的溫度下分散到橡膠化合物中的方法，其特征在于(1)制備聚乙烯/聚丙烯合金，該合金由(i)低熔融指數(shù)的聚乙烯和(ii)聚丙烯組成；(2)將聚乙烯/聚丙烯合金在低于聚丙烯熔點(diǎn)和高于聚乙烯熔點(diǎn)的溫度下混合到橡膠化合物中。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其特征在于所說(shuō)的混合是在95℃～120℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行的。
19.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于聚丙烯/聚乙烯合金含有約百分之55(重量)～約百分之65(重量)的聚乙烯和約百分之35(重量)～約百分之45(重量)的聚丙烯。
全文摘要
膠管經(jīng)常用纖維來(lái)增強(qiáng)以提高其性能,例如爆破強(qiáng)度。象用于汽車上的水箱膠管通常用連續(xù)的紗線來(lái)增強(qiáng)?？墒?制造這種含有纖維增強(qiáng)的膠管是一種強(qiáng)體力勞動(dòng)的工作。在制造這種纖維增強(qiáng)膠管的過(guò)程中一般還會(huì)造成大量的材料浪費(fèi)。通過(guò)利用本發(fā)明的技術(shù)方法,在不含有連續(xù)的紗線增強(qiáng)的情況下可制造出具有高爆破強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)的膠管。具體地說(shuō),本發(fā)明披露了一種制造膠管的方法,它包括(1)將橡膠組合物擠壓成管子形狀,其中橡膠組合物的組成為:(a)聚丙烯/聚乙烯合金,它由(i)低熔融指數(shù)的聚乙烯和(ii)聚丙烯組成,其中聚丙烯在聚丙烯/聚乙烯合金中均勻分散在整個(gè)聚乙烯中,(b)EPDM橡膠,(c)碳黑,(d)至少一種固化劑,(e)氧化鋅,(f)操作油,(g)硬脂酸;(2)將管子成型成膠管所需要的幾何形狀;(3)在130℃—210℃的溫度范圍內(nèi)固化橡膠組合物從而生產(chǎn)出膠管。
文檔編號(hào)C08L23/12GK1245456SQ97181742
公開日2000年2月23日 申請(qǐng)日期1997年9月8日 優(yōu)先權(quán)日1996年12月16日
發(fā)明者K·J·派爾, M·S·辛斯基, P·H·桑德斯特倫 申請(qǐng)人:固特異輪胎和橡膠公司