專利名稱：不銹鋼纖維增強(qiáng)塑料管道及其生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種管道及其生產(chǎn)工藝，尤其是一種不銹鋼纖維增強(qiáng)塑料管道 及其生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
用拉擠法制造的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料管，由于只有軸向的單向增強(qiáng)纖維，環(huán) 向強(qiáng)度和扭曲強(qiáng)度都不高，因而作為耐壓管道使用時(shí)，承壓較低。而采用纖維 纏繞成型的纖維增強(qiáng)塑料管材，雖然可按不同層的螺旋角設(shè)計(jì)可得到耐環(huán)壓很 高的管材，但軸向強(qiáng)度也較低。
為了解決上述問(wèn)題，中國(guó)專利ZL03138047.6公開(kāi)了 "一種具有編織結(jié)構(gòu)的 纖維增強(qiáng)塑料拉擠管材及其制備方法"，該拉擠管材的管壁從里到外依次為具有 纖維織物增強(qiáng)材料的內(nèi)表面層、具有二維編織結(jié)構(gòu)的纖維增強(qiáng)塑料的主增強(qiáng)層、 在主增強(qiáng)層與外表面層之間為軸向排列的長(zhǎng)纖維增強(qiáng)塑料層以及具有纖維織物 增強(qiáng)材料的外表面層。該管道是通過(guò)在編織機(jī)上連續(xù)編織主增強(qiáng)層套管，編織 完成后，主增強(qiáng)層、內(nèi)表面層、外表面層和長(zhǎng)纖維增強(qiáng)層通過(guò)拉擠的預(yù)成型模 預(yù)先成型為設(shè)計(jì)的管材形狀。將預(yù)成型的管材同時(shí)經(jīng)過(guò)浸膠槽浸膠后，經(jīng)過(guò)所 選擇的拉擠模具使樹(shù)脂固化，最后在拉擠模具中一次成型為拉擠管材。該工藝 的工序多、所需的加工設(shè)備也較多，而且，該工藝是先編制成型再浸漬塑料， 導(dǎo)致纖維浸漬不均勻，最終造成管道的強(qiáng)度低；并且，所使用的浸漬裝置的長(zhǎng)度較長(zhǎng)，占地面積大。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的之一在于提供一種軸向、環(huán)向強(qiáng)度高的不銹鋼纖維增強(qiáng)塑料管道。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體方案是 一種不銹鋼纖維增強(qiáng)塑料管道， 其管壁由從里到外依次下列三層固化在一起構(gòu)成
由連續(xù)長(zhǎng)纖維浸漬熱塑性塑料后軸向排列構(gòu)成的內(nèi)襯層；
由連續(xù)長(zhǎng)纖維浸漬熱塑性塑料的環(huán)向浸漬纖維和連續(xù)長(zhǎng)纖維浸漬熱塑性塑 料的軸向浸漬纖維交替纏繞構(gòu)成的結(jié)構(gòu)層； 由不銹鋼帶螺旋纏繞構(gòu)成的不銹鋼外層。
作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，內(nèi)襯層和結(jié)構(gòu)層所用的連續(xù)長(zhǎng)纖維優(yōu)選為玻璃 纖維或玄武巖纖維或碳纖維，所用的熱塑性塑料優(yōu)選為聚乙烯或聚丙烯或聚氯 乙烯。
由于本發(fā)明的不銹鋼纖維增強(qiáng)塑料管道的結(jié)構(gòu)層由連續(xù)長(zhǎng)纖維浸漬熱塑性 塑料的環(huán)向浸漬纖維和連續(xù)長(zhǎng)纖維浸漬熱塑性塑料的軸向浸漬纖維交替纏繞構(gòu) 成，因此，該不銹鋼纖維增強(qiáng)塑料管道的軸向強(qiáng)度、環(huán)向強(qiáng)度以及扭曲強(qiáng)度比 現(xiàn)有纖維增強(qiáng)塑料管道高；又由于管道通常是埋在地下，然而塑料的表面強(qiáng)度 不夠，容易被尖銳的物體刺破，本發(fā)明在管道的外層設(shè)置的不銹鋼層來(lái)增加管 道的表面強(qiáng)度，還可達(dá)到抗靜電，阻燃的作用，且還有利于通過(guò)金屬探測(cè)器探 測(cè)管道的位置。
本發(fā)明的另一目的在于提高一種連續(xù)的、工藝簡(jiǎn)單的不銹鋼纖維增強(qiáng)塑料 管道的生產(chǎn)工藝，包括如下步驟-a. 連續(xù)長(zhǎng)纖維浸漬熱塑性塑料后，軸向排列成管狀，包裹在管道模具的外 表面，在管道模具上形成內(nèi)襯層；
b. 在步驟(a)所得的內(nèi)襯層外表面上，交替螺旋纏繞熱塑性塑料浸漬后 的環(huán)向浸漬纖維和熱塑性塑料浸漬后的軸向浸漬纖維，直至厚度達(dá)到設(shè)計(jì)要求， 然后經(jīng)管外徑定型模具逬行整形、冷卻定型；
c. 用牽引裝置將步驟(b)所得的預(yù)成型管道牽引出來(lái)，在管道的外表面 上螺旋纏繞內(nèi)表面涂覆有熱熔膠的不銹鋼帶，冷卻后，用切割裝置切割成需要 的尺寸。
作為優(yōu)選實(shí)施例，上述纖維為玻璃纖維或玄武巖纖維或碳纖維；上述熱塑 性塑料為聚乙烯或聚丙烯或聚氯乙烯。
本發(fā)明的管道生產(chǎn)工藝采用拉擠工藝形成軸向內(nèi)襯層，再采用纏繞工藝在 內(nèi)襯層上形成結(jié)構(gòu)層和不銹鋼層，所生產(chǎn)的管道的軸向強(qiáng)度和環(huán)向強(qiáng)度均較高， 且生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，又能連續(xù)生產(chǎn)；此外，由于內(nèi)襯層、第一外層、第二外層和 第三外層均采用先均勻浸漬熱塑性塑料，再成型，對(duì)浸漬模具的長(zhǎng)度要求不高， 生產(chǎn)設(shè)備占地面積小。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果
(1) 本發(fā)明采用拉擠與纏繞相結(jié)合的工藝生產(chǎn)不銹鋼纖維增強(qiáng)塑料管道， 該管道的軸向強(qiáng)度、環(huán)向強(qiáng)度及扭曲強(qiáng)度都較高；并且，由于所使用的纖維增 強(qiáng)塑料都均勻、充分浸漬塑料，纖維增強(qiáng)塑料的強(qiáng)度是普通纖維增強(qiáng)塑料強(qiáng)度 的2 3倍，進(jìn)一步增加了管道的強(qiáng)度；
(2) 本發(fā)明的生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，且能連續(xù)加工成型不銹鋼纖維增強(qiáng)塑料管道， 提高了生產(chǎn)效率，而且，所使用的浸漬模具長(zhǎng)度短，整個(gè)裝置占地面積小。
圖1為本發(fā)明不銹鋼纖維增強(qiáng)塑料管道的結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明的生產(chǎn)工藝流程圖3為管外徑定型模具8的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖3中各編號(hào)的意義為l-旋轉(zhuǎn)紗盤(pán)、2-纖維紗、3-導(dǎo)向旋轉(zhuǎn)盤(pán)、4-纖維 浸漬模具、5-塑料擠出機(jī)、6-管道模具、7-恒溫區(qū)、8-管外徑定型模具、9-牽引 機(jī)、10-不銹鋼帶、11-切割裝置、12-涂膠機(jī)、14-結(jié)構(gòu)層軸向浸漬纖維、15-結(jié)構(gòu) 層環(huán)向浸漬纖維、16-傳動(dòng)系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步對(duì)本發(fā)明加以說(shuō)明。
如圖1所示，不銹鋼纖維增強(qiáng)塑料管道的管壁由從里到外依次下列三層固 化在一起構(gòu)成由連續(xù)長(zhǎng)纖維浸漬熱塑性塑料后軸向排列構(gòu)成的內(nèi)襯層20;由 連續(xù)長(zhǎng)纖維浸漬熱塑性塑料的環(huán)向浸漬纖維和連續(xù)長(zhǎng)纖維浸漬熱塑性塑料的軸 向浸漬纖維交替纏繞構(gòu)成的結(jié)構(gòu)層21;由不銹鋼帶螺旋纏繞構(gòu)成的不銹鋼外層 22。
如圖2和圖3所示，本發(fā)明不銹鋼纖維增強(qiáng)塑料管道的加工工藝如下
a. 連續(xù)長(zhǎng)纖維浸漬熱塑性塑料后，軸向排列成管狀，包裹在管道模具6的 外表面，在管道模具6上形成內(nèi)襯層20;
b. 在步驟a所得的內(nèi)襯層20外表面上，交替螺旋纏繞熱塑性塑料浸漬后 的環(huán)向浸漬纖維15和熱塑性塑料浸漬后的軸向浸漬纖維14，直至厚度達(dá)到設(shè)計(jì) 要求，然后經(jīng)管外徑定型模具8進(jìn)行整形、冷卻定型；
c. 用牽引裝置9將步驟b所得的預(yù)成型管道牽引出來(lái)，在管道的外表面上螺旋纏繞內(nèi)表面涂覆有熱熔膠的不銹鋼帶10，冷卻后，用切割裝置ll切割成需 要的尺寸。
下面結(jié)合實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明-
實(shí)施例1，生產(chǎn)內(nèi)徑4)300的不銹鋼玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯管道。
a. 先在旋轉(zhuǎn)紗盤(pán)1上分別放置有117筒2400tex玻璃纖維紗，按每支紗浸 塑后的厚度lmm、寬8 10mm計(jì)，117支紗達(dá)936mm，能滿足小300管徑的內(nèi) 襯層。纖維紗經(jīng)導(dǎo)向旋轉(zhuǎn)盤(pán)3軸向進(jìn)入浸漬模具4內(nèi)浸漬塑料，浸漬模具4內(nèi) 裝有含聚丙烯、二丁酯稀釋劑、馬來(lái)酸酐接枝劑和硅烷偶聯(lián)劑的浸漬料，通過(guò) 加熱使浸漬料熔化，浸漬模具4的溫度控制在27(TC左右，消耗的浸漬料是通過(guò) 擠塑機(jī)5補(bǔ)充到浸漬模具4內(nèi)，浸漬模具4在傳動(dòng)系統(tǒng)16的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn) 紗盤(pán)1和導(dǎo)向旋轉(zhuǎn)盤(pán)3也繞浸漬模具4的軸心線旋轉(zhuǎn)。
纖維紗充分浸漬塑料后，在浸漬模具4的出口排列成管狀，再與管道模具6 相結(jié)合，內(nèi)襯層基本定型后進(jìn)入下一道工序。。
b. 在步驟a所得的內(nèi)襯層20外表面上，先螺旋纏繞結(jié)構(gòu)層環(huán)向浸漬纖維 15，環(huán)向浸漬纖維15由連續(xù)長(zhǎng)玻璃纖維浸漬聚丙烯后并排成一組。再在環(huán)向浸 漬纖維15螺旋纏繞結(jié)構(gòu)層軸向浸漬纖維14，軸向浸漬纖維14由連續(xù)長(zhǎng)玻璃纖 維浸漬聚丙烯后用編織機(jī)織成編制帶，這樣反復(fù)纏繞直至厚度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
然后在牽引機(jī)9的作用下進(jìn)入管外徑定型模具8內(nèi)，如圖3所示，管外徑 定型模具8由管道內(nèi)模具8a和套在管道內(nèi)模具8a外部的管道外模具8b組成， 管道內(nèi)模具8a和管道內(nèi)模具8a之間留有間距。使用時(shí)，在管道內(nèi)模具8a的內(nèi) 腔內(nèi)裝有冷卻水，同時(shí)在管道內(nèi)模具8a的表面注涂潤(rùn)滑油脂，這樣，預(yù)成型管 道在外徑定型模具8內(nèi)進(jìn)行整形、冷卻定型，進(jìn)入下一道工序。C.用牽引裝置9將步驟b所得的預(yù)成型管道牽引出來(lái)，在管道的外表面上
螺旋纏繞不銹鋼帶10,用涂膠機(jī)12在不銹鋼帶10內(nèi)表面涂覆有丙烯酸酯熱熔
膠，利用預(yù)成型管道的預(yù)熱將不銹鋼帶io粘接在管道的表面，最后用切割裝置
ll根據(jù)需要的尺寸進(jìn)行切割。
實(shí)施例2
如生產(chǎn)不銹鋼玻璃纖維增強(qiáng)聚乙烯管道，生產(chǎn)工藝與實(shí)施例1相同，只是 將內(nèi)襯層20、結(jié)構(gòu)層軸向浸漬纖維14和結(jié)構(gòu)層環(huán)向浸漬纖維15的塑料改為聚 乙烯塑料。
同樣，將實(shí)施例1中玻璃纖維的改為玄武巖纖維或碳纖維，可生產(chǎn)不銹鋼 玄武巖纖維增強(qiáng)聚乙烯管道和不銹鋼碳纖維纖維增強(qiáng)聚乙烯管道。
以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想，同時(shí)， 對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍 上均會(huì)有改變之處。比如，需要生產(chǎn)熱塑性、熱固復(fù)合管時(shí)，將實(shí)施例1中的 結(jié)構(gòu)層軸向浸漬纖維14和結(jié)構(gòu)層環(huán)向浸漬纖維15改為玻璃纖維浸熱固性樹(shù)脂。 綜上所述，本說(shuō)明書(shū)內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1. 一種不銹鋼纖維增強(qiáng)塑料管道，其特征在于它的管壁由從里到外依次下列三層固化在一起構(gòu)成由連續(xù)長(zhǎng)纖維浸漬熱塑性塑料后軸向排列構(gòu)成的內(nèi)襯層(20)；由連續(xù)長(zhǎng)纖維浸漬熱塑性塑料的環(huán)向浸漬纖維和連續(xù)長(zhǎng)纖維浸漬熱塑性塑料的軸向浸漬纖維交替纏繞構(gòu)成的結(jié)構(gòu)層(21)；由不銹鋼帶螺旋纏繞構(gòu)成的不銹鋼外層(22)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的不銹鋼纖維增強(qiáng)塑料管道，其特征在于所述內(nèi) 襯層(20)和結(jié)構(gòu)層(21)所用的連續(xù)長(zhǎng)纖維為玻璃纖維或玄武巖纖維或碳纖 維。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的不銹鋼纖維增強(qiáng)塑料管道，其特征在于所述內(nèi)襯層(20)和結(jié)構(gòu)層(21)所用的熱塑性塑料為聚乙烯或聚丙烯或聚氯乙烯。
4. 一種生產(chǎn)如權(quán)利要求1所述的不銹鋼纖維增強(qiáng)塑料管道的工藝，其特征在于包括如下步驟a. 連續(xù)長(zhǎng)纖維浸漬熱塑性塑料后，軸向排列成管狀，包裹在管道模具(6) 的外表面，在管道模具(6)上形成內(nèi)襯層(20);b. 在步驟(a)所得的內(nèi)襯層(20)外表面上，交替螺旋纏繞熱塑性塑料 浸漬后的環(huán)向浸漬纖維(15)和熱塑性塑料浸漬后的軸向浸漬纖維(14)，直至 厚度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，然后經(jīng)管外徑定型模具(8)進(jìn)行整形、冷卻定型；c. 用牽引裝置(9)將步驟(b)所得的預(yù)成型管道牽引出來(lái)，在管道的外 表面上螺旋纏繞內(nèi)表面涂覆有熱熔膠的不銹鋼帶(IO)，冷卻后，用切割裝置(ll)切割成需要的尺寸。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的不銹鋼纖維增強(qiáng)塑料管道的生產(chǎn)工藝，其特征在 于所述纖維為玻璃纖維或玄武巖纖維或碳纖維。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的不銹鋼纖維增強(qiáng)塑料管道的生產(chǎn)工藝，其特征在 于所述熱塑性塑料為聚乙烯或聚丙烯或聚氯乙烯。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的不銹鋼纖維增強(qiáng)塑料管道的生產(chǎn)工藝，其特征在 于在步驟(C)中所用的熱熔膠為丙烯酸酯或低密度聚乙烯。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種軸向、環(huán)向強(qiáng)度高的不銹鋼纖維增強(qiáng)塑料管道，它的管壁由從里到外依次下列三層結(jié)合在一起構(gòu)成，由連續(xù)長(zhǎng)纖維浸漬熱塑性塑料后軸向排列構(gòu)成的內(nèi)襯層，由連續(xù)長(zhǎng)纖維浸漬熱塑性塑料的環(huán)向浸漬纖維和連續(xù)長(zhǎng)纖維浸漬熱塑性塑料的軸向浸漬纖維交替纏繞構(gòu)成的結(jié)構(gòu)層，由不銹鋼帶螺旋纏繞構(gòu)成的不銹鋼外層。本發(fā)明還公開(kāi)了一種不銹鋼纖維增強(qiáng)塑料管道的生產(chǎn)工藝，該工藝采用拉擠與纏繞相結(jié)合的工藝生產(chǎn)不銹鋼纖維增強(qiáng)塑料管道，以增強(qiáng)管道的軸向強(qiáng)度、環(huán)向強(qiáng)度及扭曲強(qiáng)度。
文檔編號(hào)F16L9/147GK101440899SQ20081023339
公開(kāi)日2009年5月27日 申請(qǐng)日期2008年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月18日
發(fā)明者李長(zhǎng)城 申請(qǐng)人:李長(zhǎng)城