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[摘 要]胶管在国民经济发展中占据非常重要的地位，尤其是高压胶管，在石油、化工、采矿、机械、冶金、航海、航空等诸多领域都有着非常广泛的应用。而且当前各行各业对于胶管的使用要求也越来越高。文中主要对高压胶管使用的新材料及生产设备与工艺方法，结构设计等方面进行分析与论述，旨在进一步推动胶管工业的持续健康发展。
[关键词]高压胶管；材料；设备；工艺；结构
中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）08-0318-01
在橡胶软管中，高压胶管是其中的高端产品，不仅采用了很多新型的材料，而且对设备有着较高的要求，其工艺结构较为复杂，相较于其他胶管，高压胶管的应用价值更高，由此也引发相关企业的争相生产。由于高压胶管的高性能，在石油、化工、采矿、机械、冶金、航海、航空等诸多领域都有着非常广泛的应用。而且，随着用户需求的不断提高，当前高压胶管正在向着大长度与大口径的方向发展，同时还要求高压胶管必须要具有大流量、耐（高、低）温、耐曲挠疲劳、可以抗特殊介质等特点。文中对高压胶管相关的技术工艺等进行分析与研究，旨在促进胶管工业的持续发展。
1高压胶管使用的新材料
高压胶管生产过程中主要使用非金属材料和金属材料两类。主要包括丁苯橡胶、丁腈橡胶以及氯丁橡胶等。随着科学技术的不断发展以及橡胶行业的不断提升，在高压胶管生产中逐渐开始应用氢化丁腈橡胶，三元乙丙橡胶以及氯醚橡胶和氯磺化聚乙烯橡胶等，极大的提高了胶管的性能与附加值。尼龙及聚醋纤维在胶管生产中作为增强材料也得到了广泛的应用，而且在纺织业高速发展的同时，生产高压胶管时，高性能芳纶纤维材料也不断被应用其中。骨架材料主要为金属材料，如圆形的镀锌钢丝与镀铜钢丝等。扁钢丝也伴随计算机仿真和实验技术的发展，在高压胶管中逐渐得到应用。
2使用的新型设备
高压胶管生产过程中使用的设备主要有编织机和缠绕机等，这是胶管生产的重要设备。如MR-15型编织机（Mayor公司）与仿RB-2型高编机（Seijin公司），新型钢丝缠绕机（意大利VP公司与韩国Seijin公司生产）等，这些先进设备都得到了广泛应用。
新型四盘钢丝缠绕机（意大利VP公司），其规格有3种，分别为24，36，48锭，缠绕盘最大转速分别为100，90/80，70 r/min。缠绕口型与锭子结构是该设备的主要特点，通过机上塔轮式钢丝预成型，其缠绕行程通过机械传动进行调控，利用气动方式调控钢丝的张力，合股锭子，钢丝从每个锭子中同时引出若干，并对胶管进行缠绕，与钢丝编织机锭子上合股的钢丝非常类似。相较于普通钢丝缠绕机存在很大差别。在缠绕的过程中同时引出若干钢丝，所以需要特殊设计其缠绕口型，气动张力调控是该设备的主要优势，能够保证胶管上钢丝的缠绕均匀一致，而不发生钢丝背股的现象。
Seijin钢丝缠绕过程中，其部分机械传动控制被电气自动控制所取代，缠绕行程有了很大改变，具有较高的电气自动化控制效果。该设备具有预成型钢丝装置，单轴单根钢丝，多轴同锭。张力圈和分线圈配合钢丝内、外预成型的口型，钢丝在缠绕的过程中，由于旋转形成一定的圈径和螺距，进而实现胶管生产。采用该设备，能够有效解决传统手段缠绕过程中仅有圈径而无螺距的不足，大大提升了胶管的使用性能。
Mayor MR-15型钢丝编织机（以24锭为例），该设备是在20世纪90年代德国研究开发而成，该设备基于MR-11的前提下，有效运用了PLC控制系统，由过去的12个转子改变成8个，每个转子由6个互成600角的凹形半圆槽，轴承位置即是槽位。24个梭子分布于8个转子上，一部分分布于轉子圆周部位，运动过程呈顺时针旋转，剩下的运动时，则为逆时针。角度差于同一转子上为其1/3的圆周，即1200，而不同方向运动的梭子，角度差于同一转子上为600。利用张力补偿器对每个梭子上的钢丝进行调整与补偿，便可使其张力更加均匀，并同时放出，形成3/3网纹状结构编织层。锭盘正弦曲线运动与牵引装置，通过3台独立同步电机来实现动力给予。通过相关控制软件，将编制的行程与速度在PLC数显屏上进行输入便可。MR-11的挂轮是利用手动方式进行更换，调节编制行程，来进行编制工作。
Seijin仿RB-2型钢丝编织机机遇与RB-2原理基础之上，运用PLC进行自动控制，通过3台独立的同步电机给予动力支持，对牵引装置进行带动，并使锭盘进行旋转运动，锭子呈环形运动轨迹在恒定速度中进行运动，同时保持内锭子钢丝线速度一直处于恒定状态，外锭子钢丝沿编织中心方向通过挑线摆动杆定距离做上下往复运动，内外锭钢丝形成交点，螺杆机构推动往复套筒使形成的交点成为编织点。锭子运动为滚动摩擦，磨损小。通过在PLC数显屏上输入编织行程、速度，可使放线过程中摆动杆的摆动同步，使钢丝松紧一致，即可实现软管的编织工作。
3工艺方法上的新改进
工艺方法主要表现为3方面：（1）软芯法内胶压出及包塑硫化；（2）铁芯法内、外胶管坯成型；（3）钢丝预成型。软芯法，内胶压出采用塑料或耐高温橡胶芯子，可有效解决铁芯压扁内胶层，造成内胶薄厚不匀的问题，另外产品外观光滑光亮，规格尺寸准确，性能稳定，长度也比硬芯法有所增大，它适用于生产直径为38mm以下的大长度胶管川；包塑硫化川采用挤出机在外胶层上包覆一层聚丙烯材料，可有效解决铅对人体的危害和环境污染。硬芯法内胶管坯挤出采用带芯挤出工艺方法，直接采用挤出机将内胶管坯包覆在铁芯上，代替传统的套管工艺方法，简化了工艺流程。外胶管坯成型采用缠绕外胶片与钢丝缠绕（编织）成型联动的工艺方法，类似于缠水包布，采用搭接宽度为胶片宽度的1/2，此种工艺方法可替代挤出机包外胶或手工包外胶片的方法，减少能耗，降低成本。钢丝缠绕成型采用机上预成型法代替机下预成型法。机上预成型总体可分为塔轮预成型法、张力圈预成型法。塔轮预成型法通过更换不同直径的塔轮，使钢丝预成型后获得满足生产工艺要求的圈径。张力圈预成型法通过张力圈调整钢丝张力与前后预成型口型间的间距，使钢丝预成型后获得满足生产工艺要求的圈径和螺距。机上预成型方法可使钢丝预成型后获得均匀一致的圈径和螺距，从而提高增强层的耐压强度和脉冲性能。
4结构设计上的创新
高压胶管的结构由内衬层、内胶层、骨架层、中胶层、外胶层5部分组成。内衬层直接与输送介质接触，通常选用耐介质性好、拉伸强度高、定伸应力高、压缩永久变形小、易加工的合成橡胶，为了满足耐强极性介质的使用要求，内衬层采用聚四氟乙烯层与橡胶层复合而成，内衬层表面附加一层胶片或粘合剂以提高与骨架材料的粘合。高压胶管的承压能力取决于增强层，由纤维/钢丝编织、缠绕或编织缠绕复合结构的方法制作而成，增强层材料向着直径小、高强度、轻质方向发展。骨架层中多采用钢丝编织体为增强层，超高压胶管多采用钢丝缠绕增强结构。中胶层采用与钢丝粘着性能好的胶料压成0.2-0.4mm胶片制成，外胶层用耐磨性好、耐老化性能好的胶料制作，以保证增强层不受机械损伤、化学腐蚀、潮湿生锈等。
5结论
1）高压胶管用内胶材料向氢化丁腈橡胶、氯丁橡胶、乙丙橡胶及内胶内衬尼龙、氟材料的方向发展；外胶向氯磺化聚乙烯橡胶、氯丁橡胶及丁腈橡胶/PVC共混胶方向发展。
2）高压胶管使用设备逐步向高精度、高产能、自动化方向发展。国内大型胶管生产厂家，在钢丝编织管设备方面开始逐步使用目前最先进的MR-15型、Seijin仿RB-2型高速编织机；在缠绕管设备方面开始逐步扩大意大利VP公司新型钢丝缠绕机，Seijin钢丝缠绕机的使用。
3）高压胶管工艺方法上采用了软心法、硬芯法代替了传统的套管工艺；包塑工艺有效解决了铅污染，起到了绿色环保的作用；钢丝机上预成型法可有效提高胶管的耐压强度和脉冲性能。
4）高压胶管结构上在内胶层上复合氟材料、尼龙等内衬层，提高内胶特殊介质、溶剂的性能；向编缠化复合结构发展。
参考文献
[1]王常兰，贾瑞文. 我国液压胶管的生产、工艺现状及发展趋势[J].技术与科技，2016（1）：83-83.
[2]覃民意. 国内外橡胶软管工业现状和发展趋势[J].胶管技术，2015（2）：174-174.
[关键词]高压胶管；材料；设备；工艺；结构
中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）08-0318-01
在橡胶软管中，高压胶管是其中的高端产品，不仅采用了很多新型的材料，而且对设备有着较高的要求，其工艺结构较为复杂，相较于其他胶管，高压胶管的应用价值更高，由此也引发相关企业的争相生产。由于高压胶管的高性能，在石油、化工、采矿、机械、冶金、航海、航空等诸多领域都有着非常广泛的应用。而且，随着用户需求的不断提高，当前高压胶管正在向着大长度与大口径的方向发展，同时还要求高压胶管必须要具有大流量、耐（高、低）温、耐曲挠疲劳、可以抗特殊介质等特点。文中对高压胶管相关的技术工艺等进行分析与研究，旨在促进胶管工业的持续发展。
1高压胶管使用的新材料
高压胶管生产过程中主要使用非金属材料和金属材料两类。主要包括丁苯橡胶、丁腈橡胶以及氯丁橡胶等。随着科学技术的不断发展以及橡胶行业的不断提升，在高压胶管生产中逐渐开始应用氢化丁腈橡胶，三元乙丙橡胶以及氯醚橡胶和氯磺化聚乙烯橡胶等，极大的提高了胶管的性能与附加值。尼龙及聚醋纤维在胶管生产中作为增强材料也得到了广泛的应用，而且在纺织业高速发展的同时，生产高压胶管时，高性能芳纶纤维材料也不断被应用其中。骨架材料主要为金属材料，如圆形的镀锌钢丝与镀铜钢丝等。扁钢丝也伴随计算机仿真和实验技术的发展，在高压胶管中逐渐得到应用。
2使用的新型设备
高压胶管生产过程中使用的设备主要有编织机和缠绕机等，这是胶管生产的重要设备。如MR-15型编织机（Mayor公司）与仿RB-2型高编机（Seijin公司），新型钢丝缠绕机（意大利VP公司与韩国Seijin公司生产）等，这些先进设备都得到了广泛应用。
新型四盘钢丝缠绕机（意大利VP公司），其规格有3种，分别为24，36，48锭，缠绕盘最大转速分别为100，90/80，70 r/min。缠绕口型与锭子结构是该设备的主要特点，通过机上塔轮式钢丝预成型，其缠绕行程通过机械传动进行调控，利用气动方式调控钢丝的张力，合股锭子，钢丝从每个锭子中同时引出若干，并对胶管进行缠绕，与钢丝编织机锭子上合股的钢丝非常类似。相较于普通钢丝缠绕机存在很大差别。在缠绕的过程中同时引出若干钢丝，所以需要特殊设计其缠绕口型，气动张力调控是该设备的主要优势，能够保证胶管上钢丝的缠绕均匀一致，而不发生钢丝背股的现象。
Seijin钢丝缠绕过程中，其部分机械传动控制被电气自动控制所取代，缠绕行程有了很大改变，具有较高的电气自动化控制效果。该设备具有预成型钢丝装置，单轴单根钢丝，多轴同锭。张力圈和分线圈配合钢丝内、外预成型的口型，钢丝在缠绕的过程中，由于旋转形成一定的圈径和螺距，进而实现胶管生产。采用该设备，能够有效解决传统手段缠绕过程中仅有圈径而无螺距的不足，大大提升了胶管的使用性能。
Mayor MR-15型钢丝编织机（以24锭为例），该设备是在20世纪90年代德国研究开发而成，该设备基于MR-11的前提下，有效运用了PLC控制系统，由过去的12个转子改变成8个，每个转子由6个互成600角的凹形半圆槽，轴承位置即是槽位。24个梭子分布于8个转子上，一部分分布于轉子圆周部位，运动过程呈顺时针旋转，剩下的运动时，则为逆时针。角度差于同一转子上为其1/3的圆周，即1200，而不同方向运动的梭子，角度差于同一转子上为600。利用张力补偿器对每个梭子上的钢丝进行调整与补偿，便可使其张力更加均匀，并同时放出，形成3/3网纹状结构编织层。锭盘正弦曲线运动与牵引装置，通过3台独立同步电机来实现动力给予。通过相关控制软件，将编制的行程与速度在PLC数显屏上进行输入便可。MR-11的挂轮是利用手动方式进行更换，调节编制行程，来进行编制工作。
Seijin仿RB-2型钢丝编织机机遇与RB-2原理基础之上，运用PLC进行自动控制，通过3台独立的同步电机给予动力支持，对牵引装置进行带动，并使锭盘进行旋转运动，锭子呈环形运动轨迹在恒定速度中进行运动，同时保持内锭子钢丝线速度一直处于恒定状态，外锭子钢丝沿编织中心方向通过挑线摆动杆定距离做上下往复运动，内外锭钢丝形成交点，螺杆机构推动往复套筒使形成的交点成为编织点。锭子运动为滚动摩擦，磨损小。通过在PLC数显屏上输入编织行程、速度，可使放线过程中摆动杆的摆动同步，使钢丝松紧一致，即可实现软管的编织工作。
3工艺方法上的新改进
工艺方法主要表现为3方面：（1）软芯法内胶压出及包塑硫化；（2）铁芯法内、外胶管坯成型；（3）钢丝预成型。软芯法，内胶压出采用塑料或耐高温橡胶芯子，可有效解决铁芯压扁内胶层，造成内胶薄厚不匀的问题，另外产品外观光滑光亮，规格尺寸准确，性能稳定，长度也比硬芯法有所增大，它适用于生产直径为38mm以下的大长度胶管川；包塑硫化川采用挤出机在外胶层上包覆一层聚丙烯材料，可有效解决铅对人体的危害和环境污染。硬芯法内胶管坯挤出采用带芯挤出工艺方法，直接采用挤出机将内胶管坯包覆在铁芯上，代替传统的套管工艺方法，简化了工艺流程。外胶管坯成型采用缠绕外胶片与钢丝缠绕（编织）成型联动的工艺方法，类似于缠水包布，采用搭接宽度为胶片宽度的1/2，此种工艺方法可替代挤出机包外胶或手工包外胶片的方法，减少能耗，降低成本。钢丝缠绕成型采用机上预成型法代替机下预成型法。机上预成型总体可分为塔轮预成型法、张力圈预成型法。塔轮预成型法通过更换不同直径的塔轮，使钢丝预成型后获得满足生产工艺要求的圈径。张力圈预成型法通过张力圈调整钢丝张力与前后预成型口型间的间距，使钢丝预成型后获得满足生产工艺要求的圈径和螺距。机上预成型方法可使钢丝预成型后获得均匀一致的圈径和螺距，从而提高增强层的耐压强度和脉冲性能。
4结构设计上的创新
高压胶管的结构由内衬层、内胶层、骨架层、中胶层、外胶层5部分组成。内衬层直接与输送介质接触，通常选用耐介质性好、拉伸强度高、定伸应力高、压缩永久变形小、易加工的合成橡胶，为了满足耐强极性介质的使用要求，内衬层采用聚四氟乙烯层与橡胶层复合而成，内衬层表面附加一层胶片或粘合剂以提高与骨架材料的粘合。高压胶管的承压能力取决于增强层，由纤维/钢丝编织、缠绕或编织缠绕复合结构的方法制作而成，增强层材料向着直径小、高强度、轻质方向发展。骨架层中多采用钢丝编织体为增强层，超高压胶管多采用钢丝缠绕增强结构。中胶层采用与钢丝粘着性能好的胶料压成0.2-0.4mm胶片制成，外胶层用耐磨性好、耐老化性能好的胶料制作，以保证增强层不受机械损伤、化学腐蚀、潮湿生锈等。
5结论
1）高压胶管用内胶材料向氢化丁腈橡胶、氯丁橡胶、乙丙橡胶及内胶内衬尼龙、氟材料的方向发展；外胶向氯磺化聚乙烯橡胶、氯丁橡胶及丁腈橡胶/PVC共混胶方向发展。
2）高压胶管使用设备逐步向高精度、高产能、自动化方向发展。国内大型胶管生产厂家，在钢丝编织管设备方面开始逐步使用目前最先进的MR-15型、Seijin仿RB-2型高速编织机；在缠绕管设备方面开始逐步扩大意大利VP公司新型钢丝缠绕机，Seijin钢丝缠绕机的使用。
3）高压胶管工艺方法上采用了软心法、硬芯法代替了传统的套管工艺；包塑工艺有效解决了铅污染，起到了绿色环保的作用；钢丝机上预成型法可有效提高胶管的耐压强度和脉冲性能。
4）高压胶管结构上在内胶层上复合氟材料、尼龙等内衬层，提高内胶特殊介质、溶剂的性能；向编缠化复合结构发展。
参考文献
[1]王常兰，贾瑞文. 我国液压胶管的生产、工艺现状及发展趋势[J].技术与科技，2016（1）：83-83.
[2]覃民意. 国内外橡胶软管工业现状和发展趋势[J].胶管技术，2015（2）：174-174.