本发明涉及一种输送混凝土或与混凝土相似物 料的技术， 特别涉及一 种臂架系统的末端软管及该末端软管的制备方 法， 还涉及到一种包括该末 端软管的混凝土输送机械。

背景技术

混凝土泵车是当前应用非常广泛的混凝土输送 机械。 混凝土泵车包括 一个将混凝土输送到预定的位置的臂架系统。 臂架系统一般包括多个节臂； 多个节臂通过横向铰轴顺序铰接相连；相邻的 两个节臂之间设有驱动机构， 驱动机构能够驱动相邻的节臂相对旋转， 从而能够调整末节节臂输出口的 位置。 为了方便地控制臂架系统输出口的位置， 在臂架系统的末节节臂的 输出口之外， 还设置有末端软管。 末端软管为具有适当变形能力的材料制 成软管。 在进行浇注作业时， 操作人员通过控制末端软管输出口的位置， 控制混凝土的具体浇注位置， 协调混凝土泵车的精确、 均勾布料。

当前， 为了方便末端软管输出口位置的控制， 一般釆用橡胶材料制备 末端软管。 同时， 为保证末端软管具有足够的强度， 通过在末端软管的橡 胶材料中设置钢丝以强化末端软管的强度。

现有末端软管虽然能够为控制混凝土浇注位置 提供便利 , 但由于末端 软管的由橡胶材料制备， 橡胶材料耐磨性能较差， 导致末端软管磨损速度 较高； 同时， 由于橡胶材料的化学稳定性较低， 且由于末端软管通常位于 室外， 外界环境和温度的变化容易使橡胶老化； 这些因素就导致末端软管 的使用寿命较短。 通常情况下， 在输送 1.5万平方米的混凝土后就需要更 换末端软管。 同时， 由于需要设置钢丝结构增加末端软管的机械强 度， 这也造成末 端软管重量过大， 影响对末端软管输出口位置的操作。

不仅混凝土泵车的臂架系统的末端软管存在上 述问题， 布料杆或其他 带有臂架系统的末端软管的混凝土输送机械也 具有同样的问题。

发明内容

为此， 本发明的第一个目的在于， 提供一种使用寿命较长， 重量较轻 的臂架系统的末端软管。

本发明的第二个目的在于， 提供一种包括上述末端软管的混凝土输送 机械。

本发明的第三个目的在于， 提供一种制备上述臂架系统有末端软管的 方法。

本发明提供的装置臂架系统的末端软管包括管 体和复合在管体外表面 上的纤维加强层， 所述管体的材料包括聚氨酯， 所述纤维加强层包括玻璃 纤维和 /或碳纤维。

可选的， 所述纤维加强层通过偶联剂复合在管体的外表 面。

可选的， 所述管体的材料包括聚氨酯和复合金属氧化物 Sr2Ta207; 所 述复合金属氧化物 Sr2Ta207的比例占所述聚氨酯的 1%〜5% (重量）。

可选的， 所述复合金属氧化物 Sr2Ta207 的比例占所述聚氨酯的 2.3wt〜3.52wt% (重量）。

本发明提供的混凝土输送机械包括臂架系统， 所述臂架系统包括多节 通过横向铰接轴顺序铰接相连的节臂和安装在 最末节节臂输出口的末端软 管， 所述末端软管上述任一种臂架系统的末端软管 。

本发明提供的制备臂架系统的末端软管的方法 ， 包括步骤： 铺设纤维加强层， 将纤维加强层铺设在模具的外模内表面， 所述纤维 加强层包括玻璃纤维和 /或碳纤维；

浇注， 将聚氨酯预聚物浇注到模具的型腔内；

固化， 等待聚氨酯固化， 形成末端软管坯体；

脱模， 将模具与末端软管坯体分离。 可选的， 在铺设纤维加强层之前， 还包括用偶联剂处理纤维加强层的 步骤。

可选的， 在铺设纤维加强层之前， 还包括在模具表面涂覆脱模剂的步 骤。

可选的， 在铺设纤维加强层之前， 涂覆脱模剂之后， 还包括对模具进 行 70-120 °C恒温加热的步骤；

在固化步骤中， 对模具与末端软管坯体进行 90-110°C保温 20-40min; 在脱模后， 将末端软管置入 70-120 °C的环境下后硫化 10h以上。

可选的， 在浇注步骤中， 选用 3 , 5-二曱硫基曱苯二胺作为扩链剂， 所述聚氨酯预聚物与该扩链剂的重量比在 100: 11-100: 18之间。

与现有技术相比， 本发明提供的臂架系统的末端软管， 包括管体和复 合在管体外表面的纤维加强层， 管体的材料包括由聚氨酯， 所述纤维加强 层包括玻璃纤维和 /或碳纤维。 由于聚氨酯具有较强的耐磨性， 在输送混凝 土等物料时， 末端软管的管体的磨损速度较低； 而且聚氨酯的化学性能比 较稳定， 能够减小由于外界环境、 温度变化对末端软管性能的影响； 进而， 本发明提供的末端软管具有更长的使用寿命。 另外， 通过包括玻璃纤维和 / 或碳纤维形成的纤维加强层保证末端软管强度 ， 满足输送物料， 控制输出 口的需要， 使末端软管具有较小的重量， 这也有利于对末端软管的控制操 作。

另外， 由于釆用聚氨酯作为末端软管的主体， 本发明提供的末端软管 还具有以下优点：

第一、 由于聚氨酯具有较小的摩擦系数， 能够为物料的流动提供良好 的条件， 减小物料输送过程中的堵塞现象， 提高物料输送效率。

第二、 聚氨酯具有更大的使用温域， 在温度较高或较低的情况下， 能 够保持其柔韧性和相应的强度， 进而使该末端软管具有更强的适应性。

第三、 选用玻璃纤维和以 3 , 5-二曱硫基曱苯二胺作为扩链剂的聚氨 酯弹性体制备末端软管时， 可以使末端软管保持适当的透光性能， 进而能 够在末端软管堵塞时， 可以更容易地确定堵塞位置， 为末端软管的疏通提 供便利。 在进一步的技术方案中， 所述纤维加强层通过偶联剂复合在管体外表 面。 这样可以强化纤维强化层与聚氨酯之间结合强 度， 提高末端软管的整 体强度。

为了获得上述臂架系统的末端软管， 本发明还提供了一种制备臂架系 统的末端软管的方法。 该方法通过浇注的方式获得末端软管， 与现有技术 中钢丝和橡胶形成末端软管相比， 具有成型工艺简单， 生产效率较高的优 点。

附图说明

图 1是本发明提供的一种臂架系统的末端软管的� �构示意图； 图 2是本发明提供的一种制备臂架系统的末端软� �的方式流程图； 图 2a示出了模具与纤维加强层结构示意图；

图 2b示出了浇注过程示意图；

图 2c示出了固化过程示意图；

图 3是本发明提供的制备臂架系统的末端软管的� �种具体方法的流程 图。 具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细描述， 本部分的描述仅是示范性和解 释性， 不应对本发明的保护范围有任何的限制备用。

请参考图 1 , 该图是本发明提供的一种臂架系统的末端软管 的结构示 意图。

该末端软管包括管体 100和纤维加强层 200; 其中管体 100为由聚氨 酯材料形成的聚氨酯弹性体； 纤维加强层 200复合在管体 100外壁面上， 纤维加强层 200可以由玻璃纤维形成， 也可以由碳纤维形成， 以保证末端 软管的强度， 改善末端软管抗撕裂、 抗拉伸性能。 同时， 由于聚氨酯材料 具有较强的耐磨性， 耐疲劳性及抗震动性， 在输送混凝土等物料时， 末端 软管的管体 100具有较高的耐磨性能， 磨损速度较低； 而且聚氨酯的化学 性能比较稳定， 能够减小由于外界环境、温度变化对末端软管 性能的影响， 因此， 该实施例提供的末端软管具有更长的使用寿命 。

为了进一步提高管体 100的耐磨性能， 还可以在聚氨酯材料中添加复 合金属氧化物 Sr2Ta207, 添加的该复合金属氧化物 Sr2Ta207比例占聚氨 酯的 1%〜5% (重量）， 优选为 2.3〜3.52% (重量）。 该复合金属氧化物已在 中国专利 CN100376505C所公开。 实验结果表明， 添加该复合金属氧化物 可以大幅提高管体 100的耐磨性能。 所述复合金属氧化物的粉末粒径优选 为 40目〜200目， 更优选为 100目〜200目。

为了保证加强纤维层 200与管体 100之间的结合力， 纤维加强层 200 通过偶联剂复合到管体 100的外表面。 偶联剂可以在纤维加强层与管体之 间形成一个界面层， 该界面层能传递应力， 从而增强了纤维加强层 200与 管体 100之间的结合强度， 提高了末端软管的整体性能； 同时釆用偶联剂 复合还可以防止环境外界介质对聚氨酯渗透， 有利于保持聚氨酯材料的稳 定， 保持管体 100的性能。 根据实际需要， 可以选用硅烷类、 钛酸酯类和 铝酸化合物等本领域技术人员熟知的偶联剂， 具体例子可以为型号硅烷偶 联剂 ΚΉ-550 , 但不限于此。

根据上述描述， 本领域技术人中还可以在管体 100中添加其他物料或 添加剂， 加强纤维层中也可以加入其他纤维或相应的材 料。

为了获得上述末端软管， 本发明提供了以下方式获得末端软管。

请参考图 2, 该图是本发明提供的一种制备臂架系统的末端 软管的方 式流程图。 该方法包括以下步骤：

S110, 准备相关模具， 并将预定纤维铺设在模具的外模的内表面， 形 成加强纤维层； 如图 2a, 该图示出了模具与纤维加强层结构示意图。 制备 末端软管的模具包括内模 310、外模 320和底模 330。 内模 310外壁面与末 端软管内壁相对应， 外模 310内壁面与末端软管外壁面相对应； 底模 330 上表面与末端软管端面对应。三者之间形成的 型腔能够浇注形成末端软管。

S120, 浇注， 将聚氨酯预聚物浇注到模具的型腔中内； 如图 2b, 该图 示出了浇注过程示意图。 聚氨酯预聚物可以是端异氰酸酯基预聚体、 端羟 基预聚体、 含封闭基团预聚体或者含其它基团如端硅烷基 、 端丙烯酸烷酯 的聚氨酯预聚体， 等等。 S130, 固化， 等待预定时间， 使聚氨酯固化形成末端软管坯体； 如图 2c, 该图示出了固化过程示意图。 等待时间可以根据选用的预聚物的不同 而不同， 比如可以是 20-40min。 优选的技术方案中， 在固化过程中， 可以 对模具和末端软管坯体进行保温处理， 比如， 可以对模具与末端软管坯体 在 90-110°C保温 20-40min, 优选进行 90-100°C保温 20-40min。

S140, 脱模， 将模具与末端软管坯体分离。

再对末端软管坯体进行适当处理或加工之后， 就可以形成最终的末端 软管。

为了确定末端软管的技术效果， 申请人还通过一个具体方法制备了一 种末端软管， 并将该末端软管与现有技术中橡胶材料加钢丝 制作的末端软 管进行比较。

请参考图 3 , 图 3是本发明提供的制备臂架系统的末端软管的� �种具 体方法的流程图。

该具体方法实施例中所用原料如下：

聚氨酯预聚物为： 厂家为烟台万华聚氨酯股份有限公司， 型号 T140。 偶联剂为： 厂家为南京翔飞立派有机硅新材料有限公司的 ， 型号 ΚΗ-550。

该具体方法包括以下步骤：

S210, 准备相关模具， 将外模 320的内表面、 内模 310的外表面、 及 底模 330的上表面涂覆脱模剂， 以便于模具与末端软管坯体的分离； 然后， 将模具放入烘箱内以 90 °C恒温加热 2.5h。当然，根据实际状况可以在 80-100 环境下恒温加热 2-3h, 但环境温度应当不超过 70-120 °C的范围。

S220, 用偶联剂对玻璃纤维进行处理， 具体处理方式是： 利用喷涂工 艺， 将玻纤布铺平， 偶联剂以雾状均匀喷覆， 并烘干。 根据实际需要， 也 可以釆用现有的方式处理。

S230、 铺设纤维形成纤维加强层， 将经过偶联剂处理过的玻璃纤维通 过涂覆聚氨酯预聚物铺设在外模 320的内表面， 形成纤维加强层。

S240, 浇注， 将聚氨酯预聚物浇注到模具的型腔内。

S250, 固化， 等待聚氨酯和纤维加强层固化形成末端软管坯 体。 在固 化过程中， 同时用红外线加热器对模具保温，使模具在 90 °C下保温 30min。

S250, 脱模， 将模具与末端软管坯体分离。

S260, 将末端软管坯体置入预定环境中进行后硫化。 本例中， 将末端 软管坯体置入烘箱中， 并保持 100 °C恒温情况下后硫化 12h。根据末端软管 坯体表面大小不同， 可以将末端软管坯体置入 70-120°C的环境下后硫化 10h以上， 石克化时间的上限可以根据实际需要选定， 比如可以是 l lh、 15h 或 20h; 优选 90-110°C的环境下后硫化 12h以上。 硫化收缩后， 末端软管 坯体的外径为 160mm, 内径为 125mm, 管体厚度 17.5mm, 管体长度 3000mm。

将通过上述具体方法获得的末端软管与橡胶材 质加钢丝的末端软管分 别在两个同一型号的混凝土泵车使用 （两个末端软管尺寸基本相等， 相同 厚度， 相同内径、相同长度）， 在两个混凝土泵车使用环境作业基本相同的 情况下， 橡胶材质的末端软管能够输送 1.5万平方米的混凝土。 通过上述 具体方法制备的末端软管能够输送 4万平方米的混凝土。 因此，可以确定： 相对于橡胶材质加钢丝的末端软管， 该实施例制备的末端软管的耐磨性能 大幅度提高。

另外， 二者的重量也差别 [艮大， 橡胶材质加钢丝的末端软管的重量为 45公斤， 而通过上述具体方法制备的末端软管重量为 25公斤。 因此， 通 过上述具体方法制备末端软管重量也大大减小 。

另外， 根据上述方法中的步骤， 还分别在相同的聚氨酯预聚物中添加 占聚氨酯材料重量的 1%、 2.3%、 3.52%和 5%的复合金属氧化物 Sr2Ta207, 复合金属氧化物的粉末粒径为 150目， 制备形成了相同型号的四种末端软 管； 试验结果是： 该四种末端软管分别能够输送为 4.2万平方米、 4.3万平 方米、 4.3万平方米和 4.1万平方米的混凝土， 耐磨性能有所提高。

另外， 为了使末端软管具有适当的透光性， 还可以选用玻璃纤维和以

3 , 5-二曱硫基曱苯二胺作为扩链剂的聚氨酯弹性� ��制备末端软管； 在浇注 步骤中， 可以将聚氨酯预聚物与扩链剂按重量比 100: 11.2的比例浇注到 模具的型腔中； 扩链剂可以选用厂家为张家港市塘桥日用化工 有限公司， 型号 3 , 5-二曱硫基曱苯二胺（E-300 ), 使末端软管保持透光性能；。 这样， 在末端软管堵塞时， 可以从外部很容易地判断堵塞位置， 为末端软管的疏 通提供便利。 根据实际需要， 在浇注过程中， 可以选用不同重量比的聚氨 酯预聚物与扩链剂按， 优选聚氨酯预聚物与扩链剂按重量比在 100 : 11〜謂： 18之间。

根据上述描述， 釆用现有技术中其他聚氨酯预聚物也可以实现 本发明 的目的； 在纤维加强层为碳纤维时， 也可以强化末端软管的强度， 同时保 持末端软管重量较小。

在提供上述末端软管的基础上， 本发明提供的混凝土输送机械包括臂 架系统， 臂架系统包括多节通过横向铰接轴顺序铰接相 连的节臂和安装在 最末节节臂输出口的末端软管， 所述末端软管为上述任一种末端软管。

以上所述仅是本发明的优选实施方式， 应当指出， 对于本技术领域的 普通技术人员来说， 在不脱离本发明原理的前提下， 还可以做出若干改进 和润饰， 这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。