CN100478154C - 制造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增强复合塑料管材的方法，包括挤出聚合物芯管，在冷却定型的芯管表面左右交叉螺旋缠绕或编织钢丝或螺旋缠绕钢带，在冷却定型的芯管表面和/或在其表面左右交叉螺旋缠绕或编织钢丝或螺旋缠绕钢带之后在其表面覆盖用粘结剂或粘结剂与聚合物的共混物组成的能将聚合物外层与芯管和钢丝紧密复合粘结的粘结塑料薄膜层，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。本发明还提供了制造螺旋缠绕或编织钢丝增强复合塑料管材的装置。

Description

制造增强复合塑料管材的方法及装置

技术领域：

本发明与制造塑料管材的方法有关，特别与制造增强复合塑料管材的方法及装置有关。

背景技术：

近几年来在塑料管材内增加缠绕金属丝或螺旋缠绕钢带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。因此本人申请了200410081432。6专利，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，但粘结剂粉末与芯管表面及钢丝之间的静电吸附能力有限，易造成粉末脱落及四处飞溅污染环境。

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改善生产环境的制造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：

本发明制造强复合塑料管材的方法，包括挤出聚合物或硅烷交联聚乙烯芯管或挤出聚合物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，在冷却定型的芯管表面左右交叉螺旋缠绕或编织钢丝或螺旋缠绕钢带，在冷却定型的芯管表面和/或在芯管表面左右交叉螺旋缠绕或编织钢丝或螺旋缠绕钢带之后在其表面覆盖用粘结剂或粘结剂与聚合物的共混物组成的能将聚合物外层与芯管和钢丝紧密复合粘结的粘结塑料薄膜层，挤出复合聚合物外层管，并经冷却定径、牵引切割制造出增强复合塑料管材，如果没有在芯管表面共挤出一层粘结剂层，可在芯管表面覆盖粘结塑料薄膜层，使芯管表面和钢丝紧密复合粘结在一起，同时在螺旋缠绕或编织钢丝或螺旋缠绕钢带筒形钢骨架上覆盖粘结塑料薄膜层，使钢丝或钢带与聚合物外层紧密复合粘结在一起，如果已在芯管表面共挤出一层粘结剂层，可只在螺旋缠绕或编织钢丝或螺旋缠绕钢带筒形钢骨架上覆盖粘结塑料薄膜层。通过在螺旋缠绕或编织钢丝或螺旋缠绕钢带筒形钢骨架上覆盖粘结塑料薄膜层，使粘结剂分布均匀、细密，能牢固地附着在钢丝或钢带表面，在钢丝或钢带和芯管一同进入外层挤出复合模头中时，粘结剂塑料薄膜层能稳定的将聚合物外层与钢丝或钢带牢固粘结在一起，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。

上述的制造增强复合塑料管材的方法，采用螺旋缠绕方式将粘结塑料薄膜层覆盖在芯管表面和/或在芯管表面左右交叉螺旋缠绕或编织钢丝或螺旋缠绕钢带之后的表面，经加热装置对其加热处理后，再挤出复合聚合物外层管，并经冷却定径、牵引切割制造出增强复合塑料管材。采用螺旋缠绕方式覆盖粘结塑料薄膜层，操作容易可靠，能将粘结塑料薄膜层紧密地全覆盖在左右交叉螺旋缠绕或编织钢丝或螺旋缠绕钢带之后的芯管表面，加热装置可采用高频，红外线烘箱等加热装置。

上述的制造增强复合塑料管材的方法，采用沿管材轴向表面覆盖方式在芯管表面和/或在芯管表面左右交叉螺旋缠绕或编织钢丝或螺旋缠绕钢带之后的表面覆盖粘结塑料薄膜层，经加热装置对其加热处理后，再挤出复合聚合物外层管，并经冷却定径、牵引切割制造出增强复合塑料管材。采用沿管材轴向表面覆盖方式可取消围绕芯管旋转的缠膜机构，设备简单，卷膜用完后续加膜容易。

上述的制造增强复合塑料管材的方法，在芯管表面和/或在芯管表面左右交叉螺旋缠绕或编织钢丝或螺旋缠绕钢带之后的表面覆盖粘结塑料薄膜层之后，利用压轮将粘结塑料薄膜层紧密地全包覆在芯管表面和/或在芯管表面左右交叉螺旋缠绕或编织钢丝或螺旋缠绕钢带之后的表面。也可对压轮进行加热，使压轮更加可靠地将粘结塑料薄膜层紧密地全包覆在芯管表面和/或在芯管表面左右交叉螺旋缠绕或编织钢丝或螺旋缠绕钢带之后的表面。

上述的制造增强复合塑料管材的方法，所述的粘结塑料薄膜层为布有用针刺穿孔形成的、以利于在包覆薄膜和挤出复合聚合物外层管时排出空气的小孔，利用针刺辊在制备粘结塑料薄膜时就在膜上刺满细微小孔，以便在包覆薄膜和挤出复合聚合物外层管时将残留在膜和钢丝或钢带内的空气排出，使内外层聚合物管壁更加紧密无间隙地和钢丝或钢带紧密复合粘结在一起。

上述的制造增强复合塑料管材的方法是利用抽出装置排出粘结塑料薄膜层中的空气。

上述的制造增强复合塑料管材的方法，粘结剂或粘结剂与聚合物的共混物组成的粘结塑料薄膜层为乙烯-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，而聚合物材料是高密度聚乙烯或交联聚乙烯或聚丙烯。

上述的制造增强复合塑料管材的方法，粘结塑料薄膜层外有共挤的聚乙烯或聚丙烯层，可节约粘结剂用量，并使粘度低的粘结剂方便成膜，提高粘结塑料薄膜层强度。

本发明制造增强复合塑料管材的装置，包括依次排列的聚合物芯管挤出机构、芯管冷却定径机构、钢丝螺旋缠绕机或编织机或螺旋缠绕钢带机、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，在芯管冷却定径机构之后和/或在钢丝螺旋缠绕机或编织机或螺旋缠绕钢带机构之后安置有在芯管表面和/或在芯管表面左右交叉螺旋缠绕或编织钢丝或螺旋缠绕钢带之后的表面覆盖粘结塑料薄膜层的覆膜机构。成卷的粘结塑料薄膜层放在复膜机构中，从中放出的膜层覆盖到芯管或左右交叉螺旋缠绕或编织钢丝或螺旋缠绕钢带之后的芯管表面。

上述的制造增强复合塑料管材的装置，粘结塑料薄膜层的覆膜机构为螺旋缠绕式，包括围绕芯管旋转的缠膜机构，驱动缠膜机构围绕芯管旋转的电机及受电机带动的传动机构，置于缠膜机构内的储膜装置。

上述的制造增强复合塑料管材的装置，粘结塑料薄膜层的覆膜机构为沿管材轴向表面覆盖方式，包括放膜机构，将膜包覆于芯管表面和/或在芯管表面左右交叉螺旋缠绕或编织钢丝或螺旋缠绕钢带之后的表面的压轮机构。

上述的制造增强复合塑料管材的装置，在粘结塑料薄膜层的覆膜机构之前和/或后有对聚合物芯管和/或螺旋缠绕钢丝或钢带和/或覆盖粘结塑料薄膜层之后的螺旋缠绕钢丝或钢带进行加热处理的加热装置，对钢丝或钢带加热处理后使粘结剂膜层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。

上述的制造增强复合塑料管材的装置，在覆膜机构和/或聚合物外层管挤出机构处安置有抽气装置，抽气装置可单独设置，也可附设在外层管挤出模头。

本发明能生产出芯管的表面与缠绕或编织其上的钢丝或螺旋缠绕其上的钢带和外层复合塑料间紧密复合、质量高的增强复合塑料管材，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。在冷却定径的芯管表面和/或在芯管表面左右交叉螺旋缠绕或编织钢丝或螺旋缠绕钢带之后在其表面覆盖用粘结剂或粘结剂与聚合物的共混物组成的能将聚合物外层与芯管和钢丝或钢带紧密复合粘结在一起的粘结塑料薄膜层，使聚合物连续体通过粘结剂将骨架复合为钢塑复合管。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为在左右交叉螺旋缠绕钢丝之后在其表面螺旋缠绕覆盖粘结塑料薄膜层装置图。

图3为沿管材轴向表面覆盖粘结塑料薄膜层装置图。

图4为沿管材轴向表面覆盖粘结塑料薄膜层另一装置图。

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：

图1～图5给出了本实施例1图。

参见图1，本发明中依次设置有芯层管挤出机1、芯层管共挤出模头2、在芯层管表面共挤出一层粘结剂的挤出机3、芯层管前、后真空定径箱4、芯层管喷淋冷却水箱5、芯层管牵引机6、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7(或钢丝网编织机)、在钢丝表面覆膜装置8、加热装置9、外层管挤出机及模头10、复合管材真空定径箱11、复合管材喷淋冷却水箱12、复合管牵引机13、切割机14、堆管架15。本发明与已有技术相比就是在钢丝缠绕机或编织机7之后增加了在钢丝表面覆盖粘结塑料薄膜层装置8，即在挤出复合外层聚合物27以前采用覆盖粘结塑料薄膜层装置8在钢骨架22上覆盖粘结塑料薄膜层16，使内外层聚合物管壁25和27通过粘结剂层26和粘结塑料薄膜层16将骨架22复合为有孔洞骨架的钢塑复合管28，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，在挤出复合外层聚合物以前采用覆盖粘结塑料薄膜层装置在钢骨架上覆盖带有细小孔洞的粘结塑料薄膜层，利用加热装置对钢丝和塑料薄膜层及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在左右交叉螺旋缠绕钢丝之后在其表面螺旋缠绕覆盖粘结塑料薄膜层装置19结构图。螺旋缠绕覆膜装置19中有驱动缠膜机构围绕在芯管17表面上左右交叉螺旋缠绕钢丝骨架22旋转的电机21及链条传动机构20，置于缠膜机构内的储膜装置，安放在缠膜机构上的粘结塑料薄膜卷16，该装置19工作时，电机21及链条传动机构20带动缠膜机构围绕带钢丝骨架的芯管旋转，随着芯管向前移动，粘结塑料薄膜呈螺旋缠绕形式覆盖在钢丝骨架表面上，膜卷用完后，可利用储膜装置——储膜箱18上安放的膜卷续接上连续进行螺旋缠绕覆膜工作。

也可如图3或图4所示利用轴向覆膜机构23，采用沿管材轴向表面覆盖方式在芯层管17表面左右交叉螺旋缠绕或编织钢丝29之后的表面覆盖至少一张粘结塑料薄膜层16，粘结塑料薄膜层16上布满细小排气孔洞24，经加热装置对其加热处理后，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。采用沿管材轴向表面覆盖方式可取消围绕芯管旋转的缠膜机构，设备简单，卷膜用完后续加膜容易，可利用储膜装置18上安放的膜卷续接上连续进行覆膜工作。

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28示意图。图中25为芯层管，27为聚合物外层，29为左右交叉螺旋缠绕钢丝，26为芯管表面共挤出一层粘结剂层，16为粘结塑料薄膜层。

实施例2：

图6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处取消了芯层管共挤出模头、在芯层管表面共挤出一层粘结剂的挤出机，增加了在冷却定型的芯管表面覆盖粘结塑料薄膜层的覆膜装置8，增加了芯层管挤出模头33、外购的抽气装置30。将左右交叉螺旋缠绕钢丝的钢丝缠绕机(或钢丝网编织机)改为螺旋缠绕钢带机31。

上述各实施例是对本发明的上述内容作进一步的说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于上述实施例。凡基于上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。

Claims (13)

1、制造增强复合塑料管材的方法，包括挤出聚合物芯管或挤出聚合物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，在冷却定型的芯管表面左右交叉螺旋缠绕或编织钢丝或螺旋缠绕钢带，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，其特征在于在冷却定型的芯管表面和/或在芯管表面左右交叉螺旋缠绕或编织钢丝或螺旋缠绕钢带之后在其表面覆盖用粘结剂或粘结剂与聚合物的共混物组成的能将聚合物外层与芯管和钢丝紧密复合粘结的粘结塑料薄膜层。

2、如权利要求1所述的制造增强复合塑料管材的方法，其特征在于采用螺旋缠绕方式将粘结塑料薄膜层覆盖在芯管表面和/或在芯管表面左右交叉螺旋缠绕或编织钢丝或螺旋缠绕钢带之后的表面，经加热装置对其加热处理后，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。

3、如权利要求1所述的制造增强复合塑料管材的方法，其特征在于采用沿管材轴向表面覆盖方式在芯管表面和/或在芯管表面左右交叉螺旋缠绕或编织钢丝或螺旋缠绕钢带之后的表面覆盖粘结塑料薄膜层，经加热装置对其加热处理后，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。

4、如权利要求1或2或3所述的制造增强复合塑料管材的方法，其特征在于在芯管表面和/或在芯管表面左右交叉螺旋缠绕或编织钢丝或螺旋缠绕钢带之后的表面覆盖粘结塑料薄膜层之后，利用压轮将粘结塑料薄膜层紧密地全包覆在芯管表面和/或在芯管表面左右交叉螺旋缠绕或编织钢丝之后的表面。

5、如权利要求1或2或3所述的制造增强复合塑料管材的方法，其特征在于所述的粘结塑料薄膜层为布有用针刺穿孔形成的、以利于在包覆薄膜和复合聚合物外层管时排出空气的小孔。

6、如权利要求1或2或3所述的制造增强复合塑料管材的方法，其特征在于利用抽气装置排出粘结塑料薄膜层中的空气。

7、如权利要求1或2或3所述的制造增强复合塑料管材的方法，其特征在于粘结剂或粘结剂与聚合物的共混物组成的粘结塑料薄膜层为乙烯-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。

8、如权利要求1或2或3所述的制造增强复合塑料管材的方法，其特征在于所述的粘结塑料薄膜层外有共挤出的聚乙烯或聚丙烯层。

9、制造增强复合塑料管材的装置，包括依次排列的聚合物芯管挤出机构、芯管冷却定径机构、钢丝螺旋缠绕机或编织机或钢带缠绕机、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，其特征在于在芯管冷却定径机构之后和/或在钢丝螺旋缠绕机或编织机或螺旋缠绕钢带之后设置有在芯管表面和/或在芯管表面左右交叉螺旋缠绕或编织钢丝之后的表面覆盖粘结塑料薄膜层的覆膜机构。

10、如权利要求9所述的制造增强复合塑料管材的装置，其特征在于粘结塑料薄膜层的覆膜机构为螺旋缠绕式，包括围绕芯管旋转的缠膜机构，驱动缠膜机构围绕芯管旋转的电机及受电机带动的传动机构，置于缠膜机构内的储膜装置。

11、如权利要求9所述的制造增强复合塑料管材的装置，其特征在于粘结塑料薄膜层的覆膜机构为沿管材轴向表面覆盖方式，包括放膜机构，将膜包覆于芯管表面和/或在芯管表面左右交叉螺旋缠绕或编织钢丝之后的表面的压轮机构。

12、如权利要求9所述的制造增强复合塑料管材的装置，其特征在于在粘结塑料薄膜层的覆膜机构之前和/或后有对聚合物芯管和/或螺旋缠绕钢丝或钢带和/或覆盖粘结塑料薄膜层之后的螺旋缠绕钢丝或钢带进行加热处理的加热装置。

13、如权利要求9所述的制造增强复合塑料管材的装置，其特征在于在覆膜机构和/或聚合物外层管挤出机构处安置有抽气装置。

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