CN100484744C - 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，包括通过聚乙烯或硅烷交联聚乙烯芯管挤出机构挤出芯管，其特征在于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经冷却定径后用被粘结剂层或粘结剂与聚合物的共混物层所包裹的至少一层钢丝左右交叉螺旋缠绕或编织在芯管表面后，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，中国专利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或编织钢丝增强复合塑料管材的方法，包括通过聚乙烯或硅烷交联聚乙烯芯管挤出机构挤出芯管，其特征是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经冷却定径后用被粘结剂层或粘结剂与聚合物的共混物层所包裹的至少一层钢丝左右交叉螺旋缠绕或编织在芯管表面后，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，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和包裹钢丝的薄薄一层粘结剂层与芯管和钢丝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。因此，在芯管表面薄薄地共挤出一层粘结剂层与在钢丝表面薄薄地包裹一层粘结剂层相结合，不但使钢丝与芯管和外层聚合物更加紧密结合，而且使外层聚合物能更容易地与芯管表面紧密结合，既大大地减少了粘结剂用量，又达到了钢丝与芯管和外层聚合物之间、芯管与外层聚合物之间紧密结合目的，克服了过去只重视钢丝与芯管和外层聚合物之间紧密结合而忽略了芯管与外层聚合物之间紧密结合的管材质量问题和生产制造难点，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之间和内外层塑料之间脱层。

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，在芯管冷却定径机构和/或钢丝螺旋缠绕机或编织机之后对聚合物芯管和/或螺旋缠绕或编织的钢丝进行红外线或高频加热处理后，再挤出复合聚合物外层而形成螺旋缠绕或编织钢丝增强复合塑料管材。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，在芯管表面共挤出和包裹钢丝表面的一层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。

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，芯管共挤出机构包括芯管挤出机、芯管表面粘结剂层挤出机和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。

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，在芯管冷却定径机构和/或钢丝螺旋缠绕机或编织机之后有对聚合物芯管和/或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，在钢丝螺旋缠绕机或编织机的钢丝通道上安放有对钢丝表面包裹粘结剂层或粘结剂与聚合物的共混物层的涂覆机构。这样外购裸露的钢丝就可在本发明的装置上实现对钢丝表面包裹粘结剂层或粘结剂与聚合物的共混物层。

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。本发明将在挤出聚乙烯或硅烷交联聚乙烯芯管同时在芯管表面薄薄地共挤出一层粘结剂层与在钢丝表面薄薄地包裹一层粘结剂层相结合，不但使钢丝与芯管和外层聚合物更加紧密结合，而且使外层聚合物能更容易地与芯管表面紧密结合。该复合管即节约粘结剂材料又承压能力高，防腐蚀能力强，且制造方便，设备简便，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为在芯管表面共挤出一层粘结剂装置示意图。

图3为预先将钢丝包裹一层粘结剂层生产方法示意图。

图4为图3的俯视图

图5为在钢丝缠绕或编织机上安置有在钢丝表面包覆一层粘结剂的机构示意图。

图6为图5的左视图。

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。

图8为表面有粘结剂的钢丝断面图。

图9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、在芯管表面挤出一层粘结剂的挤出机2、芯管共挤出模头3、芯管真空定径箱4、芯层管喷淋冷却水箱5、芯层牵引机6、2台分别为在芯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)、外层管挤出机及共挤出成型复合模头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不同处是在芯层管挤出机1处增加了在芯层管表面共挤出一层粘结剂的挤出机2，并在钢丝缠绕或编织之前增加了在钢丝25表面包覆一层粘结剂(参见图3、图4)工序，或直接在钢丝缠绕或编织机上安置有在钢丝25表面包覆一层粘结剂的机构(参见图5、图6)。芯层管挤出机1、在芯层管表面挤出一层粘结剂的挤出机2分别向芯管共挤出模头3挤入聚乙烯(或硅烷交联聚乙烯)材料、粘结剂，形成聚乙烯(或硅烷交联聚乙烯)芯管17同时在芯管17表面共挤出一层粘结剂16，再经芯层管真空定径箱4、芯层管喷淋冷却水箱5冷却定径后在芯层管牵引机6牵引下，经过钢丝缠绕机7(或钢丝网编织机)在其上左右交叉螺旋缠绕钢丝后，再挤出复合聚合物外层管26，并经外层管挤出机及模头8复合管材的外层26、复合管材真空定径箱9、复合管材喷淋冷却水箱10冷却定径后、经复合管牵引机11、切割机12切断后制造出螺旋缠绕或编织钢丝增强复合塑料管材。

参见图2，芯层管共挤出模头3中有粘结剂流道15、芯层管聚合物流道18，同时挤出芯管17和在芯管17表面共挤出一层粘结剂16。

图3、图4给出了单独为在钢丝表面包覆一层粘结剂的工序示意图，钢丝从放卷架19到挤出复合外层粘结剂的挤出机20、复合模头21，经冷却机构22、牵引机23后被收卷机24收卷。另外可在外购钢丝时将钢丝表面包覆一层粘结剂后再购回。

图5、图6为在钢丝缠绕或编织上安置有在钢丝表面包覆一层粘结剂的机构示意图。包括呈圆周分布的钢丝通道32，粘结剂储料腔34，与粘结剂储料腔和钢丝通道连通的粘结剂流道33，防止粘结剂外流的密封盖29。位于密封上的压盖30。加热器31。加热器31在开机前对壳体粘结剂熔融，开机生产时摘除电源，之后维持熔融状的热能靠被钢丝加热器加热的钢丝25带入，钢丝25通过钢丝通道32时，被粘结剂涂覆，涂覆有粘结剂的钢丝25被钢丝缠绕机作用缠绕芯管。有这套涂覆机构可以节约对钢丝单独挤出涂覆生产线。

图7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17为芯层管，26为聚合物外层，表面有粘结剂层27的螺旋缠绕钢丝25，使聚合物连续体17和26通过粘结剂27和16将骨架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内外层聚合物连续体之间、外层聚合物与芯管表面之间的的界面亲合力即粘结问题。

图8为表面复合有粘结剂层27的螺旋缠绕钢丝25断面图。

实施例2：

图9给出了本发明实施例2图。本实施例2基本与实施例1同，不同处是在钢丝缠绕机7之后增加了对钢丝进行加热处理的加热装置14。设置加热器的优点，可以使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和复合更牢。

Claims (6)

1、制造螺旋缠绕或编织钢丝增强复合塑料管材的方法，包括通过聚乙烯或硅烷交联聚乙烯芯管挤出机构挤出芯管，其特征在于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经冷却定径后用被粘结剂层或粘结剂与聚合物的共混物层所包裹的至少一层钢丝左右交叉螺旋缠绕或编织在芯管表面后，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。

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，其特征在于在芯管冷却定径机构和/或钢丝螺旋缠绕机或编织机之后对聚合物芯管和/或螺旋缠绕或编织的钢丝进行红外线或高频加热处理。

3、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，其特征在于在芯管表面共挤出和包裹钢丝表面的一层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。

4、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，其特征在于芯管共挤出机构包括芯管挤出机、芯管表面粘结剂层挤出机和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。

5、如权利要求4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，其特征在于在芯管冷却定径机构和/或钢丝螺旋缠绕机或编织机之后有对聚合物芯管和/或钢丝进行加热处理的加热装置。

6、如权利要求4或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，其特征在于在钢丝螺旋缠绕机或编织机的钢丝通道上安放有对钢丝表面包裹粘结剂层或粘结剂与聚合物的共混物层的涂覆机构。

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