CN100366973C - 制造螺旋缠绕或编织钢丝增强复合塑料管材的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种制造螺旋缠绕或编织钢丝增强复合塑料管材的方法，包括在聚乙烯或硅烷交联聚乙烯芯管表面螺旋缠绕钢丝或编织钢丝，利用加热装置对钢丝和芯管表面进行加热处理，再挤出复合聚合物外层管，并经冷却定径、牵引切割制造出螺旋缠绕或编织钢丝增强复合塑料管材，在钢丝螺旋缠绕或编织芯管之后利用粘结剂粉末静电喷粉或流化床喷粉装置对螺旋缠绕或编织钢丝表面喷涂粘结剂层或粘结剂与聚合物的共混物层。本发明还供了一种制造螺旋缠绕或编织钢丝增强复合塑料管材的装置，能生产钢丝与内外层间紧密复合的螺旋缠绕或编织钢丝增强复合塑料管材。

Description

制造螺旋缠绕或编织钢丝增强复合塑料管材的方法及装置

技术领域：

本发明涉及的是制造塑料管材的方法，特别涉及的是制造螺旋缠绕或编织钢丝增强复合塑料管材的方法及装置。

背景技术：

近几年来在塑料管材内增加缠绕金属丝以加强管材强度已有报道和使用，如CN2313137Y公开了一种用金属编织成网状，与内管和外管结合成复合管。CN2202838Y同样公开了一种管子内壁层与外壁层之间夹有一层金属编织网的复合管，但是，该领域专业技术的人员知道，钢及铝等金属骨架的表面是极性表面，而防腐能力较强的聚合物如聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃材料的界面是非极性表面，在聚合物熔融包覆金属骨架，经冷却定型后，金属骨架与聚合物连续体的界面实际上仅是一种机械包覆，界面并没有真正的亲合力即没有粘结形成一体，应该说并没有成为真正的复合结构或者说复合材料，因此也影响了该管道的更大范围的应用，甚至有腐蚀介质通过切断的管端的金属骨架与聚合物的界面渗透入金属骨架，腐蚀金属骨架，进而穿破金属骨架上的塑料外层而使管道失效的危险。为了解决这个问题，CN2142168Y公开了一种在至少一层缠绕钢丝层与塑料芯管和外层塑料之间涂有粘结剂层的复合管，但要增加挤出机和模头，且粘结剂需有厚度，量很大，很不经济，而CN2466468Y公开了一种在钢丝上涂覆一层粘结剂和保护层再缠绕于芯管上复合外层后形成的复合管，但只解决了钢丝与内外层复合牢靠问题，而内外层聚合物管之间并没有紧密结合，专利02223171在已缠绕上钢丝的芯管表面用复合模头复合粘结剂层，但能与金属材料表面亲合或备粘结的材料价格昂贵，采用挤出机构涂覆一层粘结剂需有厚度，量很大，很不经济，并且设备复杂，至少要增加一台挤出和复合模头，为此人们又采用了较为经济的方案，用15至30％的重量比的乙烯与马来酸酐或丙烯酸酯接枝的聚合物与聚乙烯或聚丙烯共混改性来作为连续体使用，虽然这个方案可以与金属骨架的表面产生亲合力即粘结，但由于加入的比例仍较高，仍然影响该管道的使用温度和耐腐蚀能力，特别是聚合物连续体的成本仍较高，管道缺乏竞争力而不能扩大应用范围。特别是管径较大，管壁厚的管道因加入接枝聚合物量大，成本高更无法与其它管道竞争。而螺旋缠绕或编织钢丝增强复合塑料管材不但要解决钢丝与芯管和外层聚合物紧密结合问题，而且要解决外层聚合物与芯管表面紧密结合问题，因此需要有更经济可行的方案来解决金属骨架增强复合塑料管的金属骨架与聚合物连续体之间和外层聚合物与芯管表面之间的界面亲合力即粘结问题。

发明内容：

本发明的目的是为了提供一种能有效解决上述问题，有利于提高管材质量和生产效率以及降低粘结剂用量及成本的制造螺旋缠绕或编织钢丝增强复合塑料管材的方法。

本发明的另一目的是为了提供一种制造螺旋缠绕或编织钢丝增强复合塑料管材的装置。

本发明的目的是这样来实现的：

本发明制造螺旋缠绕钢丝或编织增强复合塑料管材的方法，包括在聚乙烯或硅烷交联聚乙烯芯管挤出机构挤出的并冷却定径的芯管表面左右交叉螺旋缠绕或编织钢丝，利用加热装置对钢丝和芯管表面进行加热处理，再挤出复合聚合物外层管，并经冷却定径、牵引切割制造出螺旋缠绕或编织钢丝增强复合塑料管材，在将钢丝左右交叉螺旋缠绕或编织在芯管表面之后，或在挤出聚乙烯或硅烷交联聚乙烯芯管同时在芯管表面共挤出一层粘结剂层或粘结剂与聚合物的共混物层后在芯管表面螺旋缠绕或编织钢丝之后，利用粘结剂粉末静电喷粉或流化床喷粉装置对螺旋缠绕或编织的钢丝表面喷涂粘结剂粉末层或粘结剂与聚合物的共混物粉末层，通过螺旋缠绕或编织钢丝筒形钢骨架上的孔洞在其表面粘附粘结剂粉末，使粘结剂分布均匀、细密，由于静电作用，使粘结剂粉末能牢固地附着在钢丝表面，在钢丝和芯管一同进入外层挤出复合模头中时，粘结剂粉末能稳定的将聚合物外层与钢丝牢固粘结在一起，解决了金属骨架增强复合塑料管的金属骨架与外层和芯管表面层聚合物连续体的界面亲合力即粘结问题，使管材在各种环境条件下使用而不会导致金属骨架与内外层塑料脱层。增加芯管表面共挤出粘结剂层，钢丝在螺旋缠绕或编织后加热可使粘结剂层膨胀向外翻起裹住钢丝，钢丝勒入粘结剂层，使钢丝与芯管表面以及钢丝之间能牢固地粘结复合在一起，可有效的防止钢丝与芯管表面以及钢丝之间在螺旋缠绕或编织时相互打滑，并且在挤出复合聚合物外层管时，可直接将一层聚合物外层复合在钢丝和芯管表面，聚合物外层通过芯管表面共挤出的粘结剂层与钢丝和芯管表面牢固地粘结复合在一起，而不用采用复杂的共挤方式在挤出复合聚合物外层管时在外层管内表面共挤出一层粘结剂层，另外，由于粘结剂层的融熔点比聚合物低得多，只需对钢丝和芯管表面少许加热，利用融熔的聚合物外层的热量就能使聚合物外层与钢丝和芯管表面牢固地粘结复合在一起，不必为了使芯管与外层聚合物之间紧密结合而对芯管表面进行大强度加热，使芯管表面处于融熔状态而导致芯管严重变形或塌陷。

上述的制造螺旋缠绕或编织钢丝增强复合塑料管材的方法，对钢丝和芯管表面进行红外线或高频加热处理后再进入静电喷粉或流化床喷粉装置对螺旋缠绕钢丝表面喷涂粘结剂粉末层或粘结剂与聚合物的共混物粉末层，对钢丝加热处理后使粘结剂粉末能更加牢固地附着在钢丝表面，由于对芯管表面及钢丝的加热作用也使钢丝勒入芯管表面共挤出的粘结剂层，使钢丝与芯管表面层聚合物更加紧密结合，特别是采用高频加热处理，只使钢丝本身发热，使钢丝既能勒入芯管表面共挤出的粘结剂层而芯管由于没有被加热不会产生较大变形。

上述的制造螺旋缠绕或编织钢丝增强复合塑料管材的方法，对钢丝喷粉后对其进行红外线或高频加热处理，同样可使粘结剂粉末能更加牢固地附着在钢丝表面。

上述的制造螺旋缠绕或编织钢丝增强复合塑料管材的方法，螺旋缠绕或编织钢丝表面喷涂的粘结剂层或粘结剂与聚合物的共混物层为乙烯-马来酸酐接枝共聚物或丙烯-马来酸酐接枝共聚物或乙烯-丙烯酸共聚物或乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物。粘结剂可采用乙烯与马来酸酐或丙烯酸酯接枝的共聚物，或在乙烯或丙烯上接枝有极性键的其它共聚物。而聚合物层材料是高密度聚乙烯或交联聚乙烯或聚丙烯。

本发明制造螺旋缠绕或编织钢丝增强复合塑料管材的装置，包括依次排列的至少一层聚合物芯管共挤出机构、芯管冷却定径机构、钢丝螺旋缠绕机或编织机、聚合物外层管挤出机构、复合塑料管材冷却定径机构、牵引机构、切割机构，在钢丝螺旋缠绕机或编织机之后安置有对螺旋缠绕或编织钢丝表面喷涂粘结剂粉末的静电喷粉或流化床喷粉装置，在芯管冷却定径机构和/或钢丝螺旋缠绕机或编织机和/或喷粉装置之后有对聚合物芯管和/或钢丝和/或喷粉之后的钢丝进行加热处理的加热装置。

上述的制造螺旋缠绕或编织钢丝增强复合塑料管材的装置，在粘结剂粉末的静电喷粉或流化床喷粉装置中有装在粉末回收护罩箱上的一端伸入箱内的喷粉枪和/或进粉器，在粘结剂涂装机构的前和/或后有对钢骨架和/或粘粉钢骨架加热的加热器。

上述的制造螺旋缠绕或编织钢丝增强复合塑料管材的装置，聚合物芯管挤出机构为具有在挤出聚乙烯或硅烷交联聚乙烯芯管同时在芯管表面共挤出一层粘结剂层或粘结剂与聚合物的共混物层的共挤出成型复合模头。

本发明能生产出芯管的表面与缠绕或编织其上的钢丝和外层复合塑料间紧密复合、质量高的螺旋缠绕或编织钢丝增强复合塑料管材，解决了金属骨架增强复合塑料管的金属骨架与聚合物连续体的界面亲合力即粘结问题。在挤出复合外层聚合物连续体以前采用粘结剂粉末的静电喷粉或流化床喷粉装置在钢骨架上喷涂粘结剂粉末，使聚合物连续体通过粘结剂将骨架复合为有孔洞骨架的钢塑复合管。该复合管即节约粘结剂材料又承压能力高，防腐蚀能力强，成本低，使用范围广。

附图说明：

图1为本发明生产方法平面布置示意图。

图2为在钢丝表面静电喷粉装置图。

图3为在钢丝表面静电喷粉另一装置图。

图4为利用硫化床在钢丝表面喷粉装置图。

图5为本发明方法生产的螺旋缠绕钢丝增强复合塑料管材示意图。

图6为表面喷涂有粘结剂粉末的螺旋缠绕钢丝断面图。

图7为本发明方法生产的芯管表面共挤出一层粘结剂的螺旋缠绕钢丝增强复合塑料管材示意图。

图8为本发明生产方法另一平面布置示意图。

具体实施方式：

实施例1：

参见图1，本发明中依次设置有芯层管挤出机1、芯层管挤出模头2、芯层管真空定径箱3、芯层管喷淋冷却水箱4、芯层管牵引机5、2台分别为在芯层管上左右交叉螺旋缠绕钢丝的钢丝缠绕机6(或钢丝网编织机)、在钢丝表面喷粉装置7、加热装置17、外层管挤出机及模头8、复合管材真空定径箱9、复合管材喷淋冷却水箱10、复合管牵引机11、切割机12、堆管架13。本发明与已有技术相比就是在钢丝缠绕机或编织机6之后增加了在钢丝表面喷粘结剂粉末装置7，即在挤出复合外层聚合物以前采用粘结剂粉末的静电喷粉装置29或流化床喷粉装置27在钢骨架26上喷涂粘结剂粉末20，使聚合物连续体通过粘结剂将骨架复合为有孔洞骨架的钢塑复合管30，解决了金属骨架增强复合塑料管的金属骨架与聚合物连续体的界面亲合力即粘结问题

本发明实施例1制造螺旋缠绕或编织钢丝增强复合塑料管材的方法，包括在聚乙烯或硅烷交联聚乙烯芯管挤出机构挤出的并冷却定径的芯管表面左右交叉螺旋缠绕或编织钢丝，利用粘结剂粉末静电喷粉或流化床喷粉装置对螺旋缠绕或编织的钢丝表面喷涂粘结剂粉末层或粘结剂与聚合物的共混物粉末层。利用加热装置对钢丝和芯管表面进行加热处理，再挤出复合聚合物外层管，并经冷却定径、牵引切割制造出螺旋缠绕或编织钢丝增强复合塑料管材。

图2为本实施例中生产方法中钢丝表面喷粉装置7结构图。钢丝喷粉装置7可为在钢丝表面静电喷粉装置29，装置中有粉末回收护罩箱18，安装在粉末回收护罩箱上的两只进粉喷枪(或进粉器)22，可以向骨架喷粉以使粉末粘附在骨架内外表面，喷枪(或进粉器)有粘结剂粉末的供粉管道及电极25可对通过喷枪的粉末发生静电负电极作用，喷枪或进粉器通过电缆或液体电缆连接静电发生器24，喷粉装置内有带静电或不带静电的粘结剂粉末20，当喷枪(或进粉器)喷粉(或进粉)时，可以利用静电发生器发生的静电通过电缆对置于喷枪(或进粉器)上的负电极放电对粉末作用并形成静电的负电极，也可采用如图3所示的对置于喷粉装置内的静电负电极放电(图3中序号23、19分别为微孔板、密封装置)，以使粉末利用钢骨架接地的正电极26作用在外表面粘附粉末。静电发生器也可以微型化，置于喷枪或进料器内，称为枪内供电式，不需要高压电缆就可直接通过枪内的静电发生器的电极对通过的粉末作用静电，带静电的粉末与上述装置中的粉末一样一般也带负电，钢骨架接地的电极一般为正电极，粉末的静电作用使粉末较容易穿过钢丝骨架的交叉孔洞，在其表面易粘附和熔融粘附。涂装机构也可以不设置静电发生器来对通过喷枪或进粉器的粉末作用静电，而是利用喷粉枪的选材设计使粉末通过喷粉枪时产生的摩擦静电而使粉末带静电来实现摩擦静电喷涂。

也可如图3所示在静电喷粉装置29前后都设置有钢丝骨架加热器17。分别设置加热器的优点，可以增加粘结剂的厚度使涂装的粘结剂更佳熔融和包覆骨架，可以增加骨架的预热能力，在挤出复合外层管机构的模头内更好的在骨架外层形成聚合物连续体并与粘结剂和骨架粘结或复合更牢。

也可以不利用静电发生器，只利用图4所示的流化床27使粉末在钢丝骨架表面粘附粉末。

图5为本发明方法生产的螺旋缠绕或编织钢丝增强复合塑料管材30示意图。图中21为芯层管，28为聚合物外层，26为表面喷涂有粘结剂粉末的螺旋缠绕钢丝26。

图6为表面喷涂有粘结剂粉末20的螺旋缠绕钢丝26断面图。

图7为本发明方法生产的芯管表面共挤出一层粘结剂的螺旋缠绕或编织钢丝增强复合塑料管材示意图。增加了芯管表面共挤出粘结剂层29。钢丝在螺旋缠绕或编织后加热可使粘结剂层29膨胀向外翻起裹住钢丝，钢丝勒入粘结剂层29，使钢丝与芯管表面以及钢丝之间能牢固地粘结复合在一起，可有效的防止钢丝与芯管表面以及钢丝之间在螺旋缠绕或编织时相互打滑，并且在挤出复合聚合物外层管时，可直接将一层聚合物外层复合在钢丝和芯管表面，聚合物外层通过芯管表面共挤出的粘结剂层与钢丝和芯管表面牢固地粘结复合在一起，而不用采用复杂的共挤方式在挤出复合聚合物外层管时在外层管内表面共挤出一层粘结剂层，另外，由于粘结剂层的融熔点比聚合物低得多，只需对钢丝和芯管表面少许加热，利用融熔的聚合物外层的热量就能使聚合物外层与钢丝和芯管表面牢固地粘结复合在一起。

图8给出了本发明实施例2图。本实施例2基本与实施例1同，不同处是在芯层管挤出机1处增加了在芯层管表面挤出一层粘结剂的挤出机14，在钢丝缠绕机6和钢丝表面喷粉装置7之间增加了对钢丝表面进行加热处理的加热装置17，可对骨架先加热后喷粉，使喷粉一边粘附在骨架上，一边熔融包覆在骨架上。

Claims (7)

1.制造螺旋缠绕或编织钢丝增强复合塑料管材的方法，包括在聚乙烯或硅烷交联聚乙烯芯管挤出机构挤出的并冷却定径的芯管表面左右交叉螺旋缠绕或编织钢丝，利用加热装置对钢丝和芯管表面进行加热处理，再挤出复合聚合物外层管，并经冷却定径、牵引切割制造出螺旋缠绕或编织钢丝增强复合塑料管材，其特征在于在将钢丝左右交叉螺旋缠绕或编织在芯管表面之后，或在挤出聚乙烯或硅烷交联聚乙烯芯管同时在芯管表面共挤出一层粘结剂层或粘结剂与聚合物的共混物层后在芯管表面螺旋缠绕或编织钢丝之后，利用粘结剂粉末静电喷粉或流化床喷粉装置对螺旋缠绕或编织的钢丝表面喷涂粘结剂粉末层或粘结剂与聚合物的共混物粉末层。

2.如权利要求1所述的制造螺旋缠绕或编织钢丝增强复合塑料管材的方法，其特征在于对钢丝和芯管表面进行红外线或高频加热处理后再进入静电喷粉或流化床喷粉装置对螺旋缠绕或编织钢丝表面喷涂粘结剂层或粘结剂与聚合物的共混物层。

3.如权利要求1所述的制造螺旋缠绕或编织钢丝增强复合塑料管材的方法，其特征在于对钢丝喷粉后对其进行红外线或高频加热处理。

4.如权利要求1或2所述的制造螺旋缠绕或编织钢丝增强复合塑料管材的方法，其特征在于螺旋缠绕钢丝或编织表面喷涂的粘结剂层或粘结剂与聚合物的共混物层为乙烯-马来酸酐接枝共聚物或丙烯-马来酸酐接枝共聚物或乙烯-丙烯酸共聚物或乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物。

5.制造螺旋缠绕或编织钢丝增强复合塑料管材的装置，包括依次排列的至少一层聚合物芯管共挤出机构、芯管冷却定径机构、钢丝螺旋缠绕机或编织机、聚合物外层管挤出机构、复合塑料管材冷却定径机构、牵引机构、切割机构，其特征在于在钢丝螺旋缠绕机或编织机之后安置有对螺旋缠绕或编织钢丝表面喷涂粘结剂粉末的静电喷粉或流化床喷粉装置，在芯管冷却定径机构和/或钢丝螺旋缠绕机或编织机和/或喷粉装置之后有对聚合物芯管和/或钢丝和/或喷粉之后的钢丝进行加热处理的加热装置。

6.如权利要求5所述的制造螺旋缠绕或编织钢丝增强复合塑料管材的装置，其特征在于在粘结剂粉末的静电喷粉装置中有装在粉末回收护罩箱上的一端伸入箱内的喷粉枪和/或进粉器。

7.如权利要求5所述的制造螺旋缠绕或编织钢丝增强复合塑料管材的装置，其特征在于聚合物芯管挤出机构为具有在挤出聚乙烯或硅烷交联聚乙烯芯管同时在芯管表面共挤出一层粘结剂层或粘结剂与聚合物的共混物层的共挤出成型复合模头。

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