CN101012901A - 抗静电阻燃轻型高强度树脂钢网复合管及制作工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种抗静电阻燃轻型高强度树脂钢网复合管及制作工艺。管道的结构包括三层：具有抗渗或耐磨性能的内衬层，缠绕增强型纤维同时加配了钢丝基料形成的强力层，表面上缠绕致密的纤维所形成的表面层。关键的改进在于该复合管的制作工艺中采取了以下技术改进：①在加工内衬层(1)所使用的复合粘合固化剂中每再加配5－10份玻璃鳞片和/或5－15份石墨鳞片，②在加工表面层(3)所使用的复合粘合固化剂中每100份重量的树脂胶加配0.5－5份的抗氧化剂，③在加工强力层所使用的复合粘合固化剂中每100份重量的树脂胶加配2－10份的短切纤维，从而组成糊状复合粘合固化剂，以上糊状复合粘合固化剂与缠绕成网格状的钢丝复合固化成为强力层。
Description
技术领域
本发明涉及对易燃气体、液体或流态化固体传输管结构设计以及制作工艺的改进。特别适用于矿井下以及热电和钢铁工业中所需的的抗静电阻燃轻型高强度树脂钢网复合管。
背景技术
很多易燃，易爆的场合需要大型管路输送气体、液体、甚至流态化固体。很多管路所输送的气体，液体或液态化固体，本身就是易燃、易爆物品，如矿井下的各种输送管路，如排放瓦斯含量高的井下空气，高炉煤气，粉煤灰。这种场合下，对传输管路有较高的要求，如抗燃、防止静电现象，耐磨、抗渗漏等。所以，传统的工程规范只能使用铸铁管，或大口径钢管。它的重量大，锈蚀快，如果考虑到磨擦损耗会导至使用成本太高。所以在需要施工的场合往往投资极大。近些年来随着材料性能、工艺水平的提高，由于热塑性PVC管路和和热固性玻璃钢复合管中很好地解决了阻燃和抗静电问题。PVC和玻璃钢之类的复合管也广泛地应用在了矿井下和相类似的场合。热固性复合管制作工艺中由纤维或纤维织物为基料，以热固性树脂胶为粘合剂，加配阻燃剂、抗静电剂、固化剂和填充料组成复合粘合固化剂，在管形模具上边缠绕基料边涂敷粘合固化剂，最终固化后形成与预制法兰盘配件组合的管道，管道的结构包括三层：在管形模具上缠绕纤维或其织物同时均匀涂敷具有导电和阻燃特性的热固性树脂粘合剂所形成的具有抗渗和耐磨性能的内衬层，在法兰盘模具和内衬层形成的基础上缠绕增强型纤维或其织物同时均匀涂敷具有导电和阻燃特性的热固性树脂粘合剂所形成的强力层，在强力层的表面上缠绕致密的纤维或其织物同时均匀涂敷具有强导电和阻燃特性的热固性树脂粘合剂所形成表面导电层。由于其造价低、耐腐蚀性强、使用寿命长达50年而受到了极大的欢迎。但随着应用，已经暴露出里明显的缺点，如抗弯曲强度太低，施工难度较大。则除以上弱点外还有抗冲击负荷能力较差，质地脆、韧性差容易在恶劣环境下造成粉碎性破损，易泄露而不具备优良的安全性，其耐磨性能也较差，对于含尘量大的气体和流态化固体的输送则表现出明显的不足，和安全上的隐患。本发明人虽然克服了技术上的偏见，首次将钢丝缠绕引入热固性复合管制作工艺，使得抗弯强度抗冲击力有明显的提高，但是其它的性能，特别是进一步提高强度和降低重量、成本还有待努力。
发明内容
本发明目的是对这种树脂与纤维、钢丝的热固性复合管的工艺和结构做进一步的改进设计。使其在实现优良的阻燃和抗静电、耐腐蚀的性能能之外，以改进塑料微观结构和增强钢丝骨架的的作用。在提高耐磨性能、抗冲击负荷的强度和抗弯曲的弹性模量的同时降低重量和生产成本，从而产生一个轻型高强度树脂钢网复合管产品。
本发明的基本构思是在设计中要进一步的提高复合管中钢丝的用量和改进缠绕结构形式和制作工艺。进一步改进树脂的改性剂的种类和用量，从而减少复合管的厚度和提高它的技术指标。
本发明的结构组成中包括纤维、纤维织物或加配钢丝为基料，以热固性树脂胶配阻燃剂、抗静电剂、固化剂、促进剂和填充料组成复合粘合固化剂，在管形模具上边缠绕基料边涂敷复合粘合固化剂，最终固化后形成与预制法兰盘配件组合的管道，管道的结构包括三层：在管形模具上缠绕纤维、织物同时均匀涂敷具有导电和阻燃特性的热固性复合粘合固化剂所形成的具有抗渗或耐磨性能的内衬层，在法兰盘模具和内衬层形成的基础上缠绕增强型纤维、织物同时加配了钢丝基料，在均匀涂敷具有导电和阻燃特性的复合粘合固化剂所形成的强力层，在强力层的表面上缠绕致密的纤维或其织物同时均匀涂敷具有强导电和阻燃特性的复合粘合固化剂所形成导电表面层，其特征在于该复合管的制作工艺中采取了以下技术改进：
①在加工内衬层所使用的具有导电和阻燃特性的复合粘合固化剂中每100份重量的树脂胶加配6-15份的纳米碳酸钙和0.5-3份的纳米碳黑的基础上，再加配5-10份玻璃鳞片和/或5-15份石墨鳞片，
②在加工表面层所使用的具有导电和阻燃特性的复合粘合固化剂中每100份重量的树脂胶加配0.5-5份的抗氧化剂，
③在加工强力层所使用的具有导电和阻燃特性的复合粘合固化剂中每100份重量的树脂胶加配2-10份的短切纤维，从而组成糊状复合粘合固化剂，以上糊状复合粘合固化剂与缠绕成网格状的钢丝复合固化成为强力层。
本发明的积极效果是：进一步提高了表面层抗腐蚀和老化的能力，增长了复合管的使用寿命，提高了内衬抗摩擦和防渗漏的水平，特别是钢丝网格和短纤维有效结合、固化提高了整体强度和综合力学指标。大大减少了树脂的用量和整体管壁厚度。改进后复合粘合固化剂使得纤维、钢骨架和热固性塑料之间结合紧密读，精细度，加强了其抗弯强度和抗冲击负荷的能力，耐磨性能和导电能力有了明显的提高。
下面结合附图进一步说明本实用新型的发明目的是如何实现的。
附图说明：
图1是本实用新型的管体结构局部剖视图。
其中，1代表复合管的表面层，2代表强力层，2A代表网格状钢丝，2B代表轴向加强筋条，3代表内衬层。
具体实施方式
本发明中的钢网树脂复合层是本发明改进的重点，改进点还包括对于各层加工所使用的复合粘合固化剂配方的改进。具体的工艺结构组成中包括纤维、纤维织物或加配钢丝为基料，以热固性树脂胶配阻燃剂、抗静电剂、固化剂、促进剂和填充料组成复合粘合固化剂，在管形模具上边缠绕基料边涂敷复合粘合固化剂，最终固化后形成与预制法兰盘配件组合的管道，管道的结构包括三层：在管形模具5上缠绕纤维、织物同时均匀涂敷具有导电和阻燃特性的热固性树脂粘合剂所形成的具有抗渗或耐磨性能的内衬层1，在法兰盘模具和内衬层1形成的基础上缠绕增强型纤维、织物同时加配了钢丝基料，在均匀涂敷具有导电和阻燃特性的复合粘合固化剂所形成的强力层2，在强力层2的表面上缠绕致密的纤维或其织物同时均匀涂敷具有强导电和阻燃特性的复合粘合固化剂所形成导电表面层3，其特征在于该复合管的制作工艺中采取了以下技术改进：
①在加工内衬层1所使用的具有导电和阻燃特性的复合粘合固化剂中每
100份重量的树脂胶加配6-15份的纳米碳酸钙和0.5-3份的纳米碳黑的基础上，再加配5-10份玻璃鳞片和/或5-15份石墨鳞片，
②在加工表面层3所使用的具有导电和阻燃特性的复合粘合固化剂中每100份重量的树脂胶加配0.5-5份的抗氧化剂，
③在加工强力层2所使用的具有导电和阻燃特性的复合粘合固化剂中每100份重量的树脂胶加配2-10份的短切纤维，从而组成糊状复合粘合固化剂，以上糊状复合粘合固化剂与缠绕成网格状的钢丝复合固化成为强力层2。
本发明的重点之一是加工强力层2时具体的方法按照以下步骤进行：
①将作为原料的钢丝经过对滚压轧处理使钢丝表面出现横纹，
②缠绕前将钢丝经过丙酮类有机溶剂清洗处理，
③按照相同的螺旋角正、反向顺序交替使用以上处理过的钢丝在内衬层1基础管形上缠绕，在所形成钢丝网孔结构中同时涂敷步骤③所说的复合粘合固化剂，直至形成一个完整的强力层。
加工强力层2时钢丝缠绕的螺旋角采用50-80度，或按照50-80度的区间每往返一回均匀变化3-5度，在螺旋角最大值的层面处设置轴向加强筋。
下面结合所给出的实施例进一步说明本发明的目的是如何实现的：
加工强力层2时所用的具有导电和阻燃特性的复合粘合固化剂实施例参考以下重量份数比配制：
实施例 树脂胶 固化剂 促进剂 纳米碳酸钙 纳米碳黑 滑石粉铸石粉阻燃剂 短切纤维
1 100 0.5 0.5 15 0.5 5 20 50 2
2 100 1.5 1 8 1.5 15 15 30 5
3 100 2.5 3 11 2.5 30 10 20 8
4 100 4 4 6 5 40 3 10 10
加工表面层1所用的具有导电和阻燃特性的复合粘合固化剂是按以参考以下重量份数比配制：
实施例 树脂胶 固化剂 促进剂 纳米碳酸钙 纳米碳黑 阻燃剂 抗老化剂
5 100 0.5 0.5 15 0.5 50 0.5
6 100 1.5 1 8 1.5 10 1.5
7 100 2.5 3 11 2.5 30 2.5
8 100 4 4 6 5 40 5
考虑到以防渗漏为主的复合管在加工内衬层3所用的具有导电和阻燃特性的复合粘合固化剂参考以下重量份数比配制：
实施例 树脂胶 固化剂 促进剂 纳米碳酸钙 纳米碳黑 阻燃剂 石墨鳞片 玻璃鳞片
9 100 0.5 0.5 15 0.5 50 15 5
10 100 1.5 1 8 1.5 10 12 7
11 100 2.5 3 11 2.5 30 8 8
12 100 4 4 6 5 40 5 10
考虑到以防摩擦为主的复合管在加工内衬层3所用的具有导电和阻燃特性的复合粘合固化剂参考以下重量份数比配制：
实施例 树脂胶 固化剂 促进剂 纳米碳酸钙 纳米碳黑 阻燃剂 玻璃鳞片 金刚砂 SiO2
13 100 0.5 0.5 15 0.5 50 10 10 30
14 100 1.5 1 8 1.5 10 6 20 20
15 100 2.5 3 11 2.5 30 8 30 10
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考虑到以抗结垢为主的复合管在加工内衬层3所用的具有导电和阻燃特性的复合粘合固化剂参考以下重量份数比配制：
实施例 树脂胶 固化剂 促进剂 纳米碳酸钙 纳米碳黑 阻燃剂 石墨鳞片 铸石
17 100 0.5 0.5 15 0.5 50 15 5
18 100 1.5 1 8 1.5 10 12 15
19 100 2.5 3 11 2.5 30 8 25
20 100 4 4 6 5 40 5 10
抗静电阻燃轻型高强度树脂钢网复合管制作工艺加工内衬层3所用的短切纤维是玻璃纤维或丙纶纤维或碳纤维。
本发明所设计的抗静电阻燃轻型高强度树脂钢网复合管，由内衬层3，中间强力层2，表面层1组成的复合套管结构，套管两端设置有固定的或套装式的法兰盘4，每层结构均分别由纤维、钢丝、与加入促进剂、固化剂、阻燃剂、抗静电剂、改性填加剂的热固性树脂复合固化成型，采用了所设计的工艺制作而成。
以上工艺所说的促进剂、固化剂、阻燃剂、抗静电剂均是玻璃钢产品制造业常用的工业原料。其他的原料可以根据组份的名称在专业生产厂的产品中购买。如抗老化剂可以采用保定石油化工厂生产的抗氧化剂Alba或常州佳通化学有限公司生产的抗氧化剂1076。
Claims (10)
1、一种抗静电阻燃轻型高强度树脂钢网复合管制作工艺，结构组成中包括纤维、纤维织物或加配钢丝为基料，以热固性树脂胶配阻燃剂、抗静电剂、固化剂、促进剂和填充料组成复合粘合固化剂，在管形模具上边缠绕基料边涂敷复合粘合固化剂，最终固化后形成与预制法兰盘配件组合的管道，管道的结构包括三层：在管形模具上缠绕纤维、织物同时均匀涂敷具有导电和阻燃特性的热固性树脂粘合剂所形成的具有抗渗或耐磨性能的内衬层(1)，在法兰盘模具和内衬层(1)形成的基础上缠绕增强型纤维、织物同时加配了钢丝基料，在均匀涂敷具有导电和阻燃特性的复合粘合固化剂所形成的强力层(2)，在强力层(2)的表面上缠绕致密的纤维或其织物同时均匀涂敷具有强导电和阻燃特性的复合粘合固化剂所形成导电表面层(3)，其特征在于该复合管的制作工艺中采取了以下技术改进：
①在加工内衬层(1)所使用的具有导电和阻燃特性的复合粘合固化剂中每100份重量的树脂胶加配6-15份的纳米碳酸钙和0.5-3份的纳米碳黑的基础上，再加配5-10份玻璃鳞片和/或5-15份石墨鳞片，
②在加工表面层(3)所使用的具有导电和阻燃特性的复合粘合固化剂中每100份重量的树脂胶加配0.5-5份的抗氧化剂，
③在加工强力层(2)所使用的具有导电和阻燃特性的复合粘合固化剂中每100份重量的树脂胶加配2-10份的短切纤维，从而组成糊状复合粘合固化剂，以上糊状复合粘合固化剂与缠绕成网格状的钢丝复合固化成为强力层(2)。
2、根据权利要求1所说的抗静电阻燃轻型高强度树脂钢网复合管制作工艺，其特征在于加工强力层(2)时具体的方法按照以下步骤进行：
①将作为原料的钢丝经过对滚压轧处理使钢丝表面出现横纹，
②缠绕前将钢丝经过丙酮类有机溶剂清洗处理，
③按照相同的螺旋角正、反向顺序交替使用以上处理过的钢丝(2A)在内衬层(1)基础管形上缠绕，在所形成钢丝网孔结构中同时涂敷步骤③所说的复合粘合固化剂，直至形成一个完整的强力层。
3、根据权利要求2所说的抗静电阻燃轻型高强度树脂钢网复合管制作工艺，其特征在于加工强力层(2)时钢丝(2A)缠绕的螺旋角采用50-80度，或按照50-80度的区间每往返一回均匀变化3-5度，在螺旋角最大值的层面处设置轴向加强筋条(2B)。
4、根据权利要求2所说的抗静电阻燃轻型高强度树脂钢网复合管制作工艺，其特征在于加工强力层(2)时所用的具有导电和阻燃特性的复合粘合固化剂是按以下重量组份比配制而成的：
树脂胶： 100份
固化剂： 0.5-4份
促进剂： 0.5-4份
纳米碳酸钙 6-15份
纳米碳黑 0.5-5份-
滑石粉： 5-40份
铸石粉： 3-20份
阻燃剂： 10-50份
短切纤维： 2-10份。
5、根据权利要求1所说的抗静电阻燃轻型高强度树脂钢网复合管制作工艺，其特征在于加工表面层(1)所用的具有导电和阻燃特性的复合粘合固化剂是按以下重量组份比配制而成的：
树脂胶： 100份
固化剂： 0.5-4份
促进剂： 0.5-4份
纳米碳酸钙：6-15份
纳米碳黑： 0.5-5份
阻燃剂： 10-50份
抗老化剂： 0.5-5份。
6、根据权利要求1所说的抗静电阻燃轻型高强度树脂钢网复合管制作工艺，其特征在于加工内衬层(3)所用的具有导电和阻燃特性的复合粘合固化剂是按以下重量组份比配制而成的：
树脂胶： 100份
固化剂： 0.5-4份
促进剂： 0.5-4份
阻燃剂： 10-50份
纳米碳酸钙：6-15份
纳米碳黑： 0.5-5份
石墨鳞片： 5-15份
玻璃鳞片： 5-10份。
7、根据权利要求1所说的抗静电阻燃轻型高强度树脂钢网复合管制作工艺，其特征在于加工内衬层(3)所用的具有导电和阻燃特性的复合粘合固化剂是按以下重量组份比配制而成的：
树脂胶： 100份
固化剂： 0.5-4份
促进剂： 0.5-4份
纳米碳酸钙：6-15份
纳米碳黑： 0.5-5份
石墨鳞片： 5-15份
阻燃剂： 10-50份
铸石粉： 5-25份
8、根据权利要求1所说的抗静电阻燃轻型高强度树脂钢网复合管制作工艺，其特征在于加工内衬层(3)所用的具有导电和阻燃特性的复合粘合固化剂是按以下重量组份比配制而成的：
树脂胶： 100份
固化剂： 0.5-4份
促进剂： 0.5-4份
纳米碳酸钙：6-15份
纳米碳黑： 0.5-5份
石墨鳞片： 5-15份
阻燃剂： 10-50份
玻璃鳞片： 5-10份
金刚砂： 10-40份
二氧化硅： 5-30份。
9、根据权利要求1所说的抗静电阻燃轻型高强度树脂钢网复合管制作工艺，其特征在于加工内衬层(3)所用的具有导电和阻燃特性的复合粘合固化剂中所用的短切纤维是玻璃纤维或丙纶纤维或碳纤维。
10、一种抗静电阻燃轻型高强度树脂钢网复合管，由内衬层(3)，中间强力层(2)，表面层(1)组成的复合套管结构，套管两端设置有固定的或套装式的法兰盘(4)，每层结构均由纤维、钢丝、与加入促进剂、固化剂、阻燃剂、抗静电剂和改性填加剂的热固性树脂复合固化成型，其特征在于该钢塑复合管采用了权利要求1所说的工艺制作。
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