CN101230938A - 超高分子量聚乙烯高强钢丝复合管道及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超高分子量聚乙烯高强钢丝复合管道及其制备方法，在基体管外壁采用钢丝以垂直于基体管轴线方式缠绕排列，钢丝外壁包裹片材状螺旋缠绕的辐射交联聚乙烯拉伸胶带，在钢丝与钢丝之间、钢丝与基体管之间、钢丝与辐射交联聚乙烯拉伸胶带之间采用聚乙烯热熔胶加热粘合成一体。其制备方法是选用超高分子量聚乙烯管为基体管，在基体管外壁采用钢丝以垂直于基体管轴线的方式缠绕排列；最后将辐射交联聚乙烯拉伸胶带以螺旋缠绕方式包裹到基体管外壁的钢丝上，通过热熔的方式胶连成一体。本发明的管道柔韧性好不会出现接头应力集中断裂现象；造价低，仅是已有复合管道的三分之一价，能够根据用户要求制造大口径产品。

Description

超高分子量聚乙烯高强钢丝复合管道及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚乙烯管道，是一种超高分子量聚乙烯高强钢丝复合管道及其制备方法。
背景技术
申请人的超高分子量聚乙烯管道专利产品经过近几年的市场使用，由于其性能优越，已得到用户的广泛认可。但是，随着聚乙烯原料价格的不断上调，使生产成本大幅度提高。为了降低生产成本，申请人研制采用钢丝的复合管道，以期使管壁减薄，从而降低聚乙烯材料的用量。公知技术中用钢丝做衬的复合管有多种结构，但都存在一些不足之处：例如：以聚乙烯或硅烷交联聚乙烯材料为复合管基体的，抗冲击强度，其抗拉强度、耐磨性、抗环境开裂和抗疲劳性能均较低。由于管材基体强度不高，加之钢丝的缠绕方式等原因所致，单层钢丝复合管易产生环向开裂，双层钢丝复合管纵向不能弯曲，接头部位产生应力集中，在安装或使用中出现开裂现象。又如：ZL031511309号专利公开的方案中，采用玻璃钢为外层，这种管道外层的抗开裂、耐磨损及耐疲劳性能极差，极易开裂或剥落，暴露的钢丝很快会在应用环境中腐蚀，造成管道泄漏，进而使管道报废，因此，这种管道目前在市场中尚未得到用户认可。
发明内容
本发明的目的是，提供一种超高分子量聚乙烯高强钢丝复合管道及其制备方法，它能够有效地克服其它类型钢骨架聚乙烯复合管现有技术中存在的不足，使复合管的主要管道机械性能指标和承压能力大幅度提高，工程造价大幅度降低。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：超高分子量聚乙烯高强钢丝复合管道，它有基体管，基体管是超高分子量聚乙烯管，在基体管外壁采用钢丝以垂直于基体管轴线方式缠绕排列，钢丝外壁包裹片材状螺旋缠绕的辐射交联聚乙烯拉伸胶带，在钢丝与钢丝之间、钢丝与基体管之间、钢丝与辐射交联聚乙烯拉伸胶带之间采用聚乙烯热熔胶加热粘合成一体。辐射交联聚乙烯拉伸胶带的厚度为1.9-4.5毫米，胶带采用低密度聚乙烯为基体制成片材，经过压延拉伸和辐射后的片材基体上涂覆m-9411聚乙烯热熔胶。所述钢丝是弹簧钢丝，钢号是72A，钢丝直径是0.8-2.5毫米。在低密度聚乙烯为基体的胶带上涂覆的m-9411聚乙烯热熔胶的厚度为0.5-1.2毫米。
所述的超高分子量聚乙烯高强钢丝复合管道的制备方法：
选用超高分子量聚乙烯管为基体管；
在基体管外表面涂聚乙烯热熔胶；
对基体管外表面进行活化处理和缩径处理；
在基体管外壁采用钢丝以垂直于基体管轴线的方式缠绕排列；
采用低密度聚乙烯制造厚度为1.9-4.5毫米片材，作为辐射交联聚乙烯拉伸胶带基体，将片材进行压延拉伸后再进行辐射处理，然后在片材表面涂覆聚乙烯热熔胶，得到辐射交联聚乙烯拉伸胶带备用；
最后将辐射交联聚乙烯拉伸胶带以螺旋缠绕方式包裹到基体管外壁的钢丝上，通过热熔的方式将基体管、钢丝及辐射交联聚乙烯拉伸胶带胶连成一体。所述热熔方式为采用红外线加热后，再对钢丝通电加热。片状辐射交联聚乙烯拉伸胶带在包裹基体管外壁钢丝时，两片胶带在轴向连接之间搭接15-40毫米。辐射交联聚乙烯拉伸胶带基体表面涂覆的聚乙烯热熔胶厚度为0.2-1.5毫米。辐射交联聚乙烯拉伸胶带表面涂覆的聚乙烯热熔胶厚度为0.5-1.2毫米。所述聚乙烯热熔胶是m-9411聚乙烯热熔胶。
本发明的管道经过试用、测试达到如下优点：各种性能均比已有技术有大幅度提高：承压能力高3.5倍左右，抗冲击强度高4倍左右，抗疲劳强度高22倍，耐低温低于已有技术50℃，耐高温高于已有技术40℃，耐腐蚀性高2.7倍左右，柔韧性高60％，在低温极限和高温极限环境下不出现开裂现象；剥离强度高达50N/cm，管道外层抗刻划、耐辐照；管道柔韧性好不会出现接头应力集中断裂现象；造价低，仅是已有复合管道的三分之一价，是一种性能优越，造价极低的产品。本申请所述的方法能够根据用户要求制造大口径产品。
附图说明
附图1是本发明复合管道结构示意图。
图中1是钢丝，2是热熔胶，3是辐射交联聚乙烯拉带胶带，4是基体管。
具体实施方式
实施例：
本发明提供一种超高分子量聚乙烯高强钢丝复合管道，其结构特征是：基体管是超高分子量聚乙烯管，在基体管外壁采用钢丝以垂直于基体管轴线方式缠绕排列，高强度钢丝和这种缠绕排列方式能够增加管道的环向承压力，经测试环向承压力比已有技术产品高3倍左右。在钢丝外壁包裹片材状螺旋缠绕的辐射交联聚乙烯拉伸胶带，在钢丝与钢丝之间、钢丝与基体管之间、钢丝与辐射交联聚乙烯拉伸胶带之间采用聚乙烯热熔胶加热粘合成一体。
本发明所述辐射交联聚乙烯拉伸胶带的厚度为1.9-4.5毫米，性价比优选的厚度是2-4毫米，粘结牢固，并可降低成本。胶带采用低密度聚乙烯为基体制成片材，然后进行压延拉伸以增强其强度，再进行辐射交联，经过辐射后的片材基体上涂覆一层m-9411聚乙烯热熔胶，m-9411聚乙烯热熔胶是经过筛选试验确定的优选方案，它具有粘接力强，适用温度范围广的优点，软化点是115℃-120℃。
本发明所述钢丝是弹簧钢丝，钢号是72A，钢丝直径是0.8-2.5毫米，这种优选的钢丝抗拉强度达到1980N/mm2。
本发明的进一步方案是：在低密度聚乙烯为基体的胶带上涂覆的m-9411聚乙烯热熔胶的厚度为0.5-1.2毫米，这是性价比的优选方案，当然，该厚度大于1.2毫米，在2.5毫米以内，其粘接效果更好，但成本相应提高。
本发明提供一种超高分子量聚乙烯高强钢丝复合管道的制备方法，其工艺流程为：
选用超高分子量聚乙烯管为基体管；
在基体管外表面涂聚乙烯热熔胶；
对基体管外表面进行活化处理和缩径处理；
在基体管外壁采用钢号为72A的弹簧钢丝以垂直于基体管轴线的方式缠绕排列；
采用低密度聚乙烯制造厚度为1.9-4.5毫米片材，作为辐射交联聚乙烯拉伸胶带基体，将片材进行压延拉伸后再进行辐射处理，然后在片材表面涂覆聚乙烯热熔胶，得到辐射交联聚乙烯拉伸胶带备用；
最后将辐射交联聚乙烯拉伸胶带以螺旋缠绕方式包裹到基体管外壁的钢丝上，通过热熔的方式将基体管、钢丝及辐射交联聚乙烯拉伸胶带胶连成一体。
本发明所述热熔方式为采用红外线加热后，再对钢丝通电加热，这可进一步保证其粘结效果。片状辐射交联聚乙烯拉伸胶带在包裹基体管外壁钢丝时，两片胶带在轴向连接之间搭接15-40毫米，以增加其牢固性、环向承压强度。辐射交联聚乙烯拉伸胶带基体表面涂覆的聚乙烯热熔胶厚度为0.2-1.5毫米。性价比优选的厚度为0.5-1.2毫米。所述聚乙烯热熔胶是m-9411聚乙烯热熔胶。
本发明方法中所述的缩径处理可使内管始终保持对钢丝的膨胀力，使钢丝与内管之间在长期压力频繁交变过程中，不产生脱离，延长本发明管道的使用寿命。本发明所述对钢丝进行电加热可采用调压器直接控制，使加热效率和粘结效果更好。
本发明所述辐射交联聚乙烯拉伸胶带片材拉伸比例为1∶3倍，经过辐照后的胶带拉伸强度可达40Mpa-65Mpa。
本发明所使用钢号为72A弹簧钢丝是经过测试后的优选方案，这种钢丝用本发明所述的缠绕方法，可使本发明管道的承压能力达到较高水平，比已有技术高3倍左右，并能使管道受压变形后恢复原状。
钢丝直径选择0.8-2.5毫米之间，它在具有较高的抗拉强度的同时，还使管道具有一定的柔韧性和弹性。
本发明所述辐射交联聚乙烯拉伸胶带表面涂覆的聚乙烯热熔胶只需涂一个表面即可。辐射交联聚乙烯拉伸胶带为长条状，宽度一般为20-30厘米，长度可根据需要制成1米、2米、5米或更长等。

Claims (10)

1.超高分子量聚乙烯高强钢丝复合管道，它有基体管，其特征在于：基体管是超高分子量聚乙烯管，在基体管外壁采用钢丝以垂直于基体管轴线方式缠绕排列，钢丝外壁包裹片材状螺旋缠绕的辐射交联聚乙烯拉伸胶带，在钢丝与钢丝之间、钢丝与基体管之间、钢丝与辐射交联聚乙烯拉伸胶带之间采用聚乙烯热熔胶加热粘合成一体。
2.根据权利要求1所述的超高分子量聚乙烯高强钢丝复合管道，其特征在于：辐射交联聚乙烯拉伸胶带的厚度为1.9-4.5毫米，胶带采用低密度聚乙烯为基体制成片材，经过压延拉伸和辐射后的片材基体上涂覆m-9411聚乙烯热熔胶。
3.根据权利要求1所述的超高分子量聚乙烯高强钢丝复合管道，其特征在于：所述钢丝是弹簧钢丝，钢号是72A，钢丝直径是0.8-2.5毫米。
4.根据权利要求2所述的超高分子量聚乙烯高强钢丝复合管道，其特征在于：在低密度聚乙烯为基体的胶带上涂覆的m-9411聚乙烯热熔胶的厚度为0.5-1.2毫米。
5.权利要求1-4任一项所述的超高分子量聚乙烯高强钢丝复合管道的制备方法，其特征在于：
选用超高分子量聚乙烯管为基体管；
在基体管外表面涂聚乙烯热熔胶；
对基体管外表面进行活化处理和缩径处理；
在基体管外壁采用钢丝以垂直于基体管轴线的方式缠绕排列；
采用低密度聚乙烯制造厚度为1.9-4.5毫米片材，作为辐射交联聚乙烯拉伸胶带基体，将片材进行压延拉伸后再进行辐射处理，然后在片材表面涂覆聚乙烯热熔胶，得到辐射交联聚乙烯拉伸胶带备用；
最后将辐射交联聚乙烯拉伸胶带以螺旋缠绕方式包裹到基体管外壁的钢丝上，通过热熔的方式将基体管、钢丝及辐射交联聚乙烯拉伸胶带胶连成一体。
6.根据权利要求5所述的超高分子量聚乙烯高强钢丝复合管道的制备方法，其特征在于：所述热熔方式为采用红外线加热后，再对钢丝通电加热。
7.根据权利要求5或6所述的超高分子量聚乙烯高强钢丝复合管道的制备方法，其特征在于：片状辐射交联聚乙烯拉伸胶带在包裹基体管外壁钢丝时，两片胶带在轴向连接之间搭接15-40毫米。
8.根据权利要求5所述的超高分子量聚乙烯高强钢丝复合管道的制备方法，其特征在于：辐射交联聚乙烯拉伸胶带基体表面涂覆的聚乙烯热熔胶厚度为0.2-1.5毫米。
9.根据权利要求5所述的超高分子量聚乙烯高强钢丝复合管道的制备方法，其特征在于：辐射交联聚乙烯拉伸胶带表面涂覆的聚乙烯热熔胶厚度为0.5-1.2毫米。
10.根据权利要求5、8或9任一项所述的超高分子量聚乙烯高强钢丝复合管道的制备方法，其特征在于：所述聚乙烯热熔胶是m-9411聚乙烯热熔胶。
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