CN102182880A - 300-4000mm钢丝网增强聚烯烃缠绕给水管及成型方法 - Google Patents

300-4000mm钢丝网增强聚烯烃缠绕给水管及成型方法 Download PDF

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谈刚强
万天鸿
施经东
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Abstract

本发明涉及一种能够采用较少的塑料原料，制成高强度增强塑料管的钢丝网增强聚烯烃缠绕给水管及成型方法，内层为PE层，PE置有一层或一层以上的钢丝层，钢丝层上置有PE层。优点：一是在保证输水压力的情况下减少管材制造原料40-50%；二是克服了传统塑料给水管材制造的瓶颈，使塑料管材在给水领域由原直径1000mm提高到直径3000mm；三是克服了传统钢板增强由于热胀冷缩使塑料与钢板分离现象。

Description

300-4000mm钢丝网增强聚烯烃缠绕给水管及成型方法
技术领域
本发明涉及一种能够采用较少的塑料原料，制成高强度增强塑料管的300-4000mm钢丝增强聚烯烃缠绕给水管及成型方法，属塑料管材制造领域。
背景技术
目前标准GB/T 18252，PE给水管0.8MPa，直径为1000mm的低压给水管管壁厚度为59.6mm。更为突出的是，国家标准对PE给水管生产只限定在1000mm以下。为此，部分厂家开发了结构型钢带增强管。其不足之处：由于钢带结构增加管表面塑料层太薄（做成H钢形状无法加厚），以及PE管二端无法封口，导致在热胀冷缩情况下钢带与塑料分离，直接影响产品使用寿命。
发明内容
设计目的：避免背景技术中的不足之处，设计一种既能增加塑料给水管强度，又能节约大量塑料原料的300-4000mm钢丝增强聚烯烃缠绕给水管及成型方法。
设计方案：为了实现上述设计目的。1、300-4000mm钢丝增强聚烯烃缠绕给水管分成三层，内层缠绕20mmPE带，在第二层缠绕双层高强度钢丝，第三层则缠绕厚度10mmPE带的设计，是本发明的技术特征之一。这样做的目的在于：第一层PE原料，可以确保塑料耐腐蚀、重量轻、低成本；第二层高强度钢丝缠绕可以承受高于塑料几十倍的拉力，提高塑料管材的给水内压；第三层在钢丝上再缠绕塑料带，使钢丝不受腐蚀，外观更美观。由于内外层具有较厚的塑料层，可以限制钢丝在热胀冷缩状态下的变形，保护金属与塑料之间不分离。管材的二端60mm区域缠绕厚度为60mm的PE。
技术方案1：一种300-4000mm钢丝增强聚烯烃缠绕给水管，内层为PE层，PE置有一层或一层以上的钢丝层，钢丝层上置有PE层。
技术方案2：一种300-4000mm钢丝增强聚烯烃缠绕给水管的成型方法，其特征是：首先在模机模具上缠绕第一层PE带，所缠绕成型内层管的管长大于或小于6米长，然后对内层管进行加热，使内层管表层变软，旋转管材模具，同时模具在x轴及Y轴方向上匹配运动，钢丝就象螺纹一样顺接着缠绕整条PE内层管上且将其嵌入到内层管壁内，最后将PE带缠绕在钢丝层上且与钢丝及内层管熔融结合，缠绕完整条管子后，PE管在模具上冷却定型，然后送到脱模机上脱模。
本发明与背景技术相比，一是在保证输水压力的情况下减少管材制造原料40-50%；二是克服了传统塑料给水管材制造的瓶颈，使塑料管材在给水领域由原直径1000mm提搞到直径3000mm；三是克服了传统钢板增强由于热胀冷缩使塑料与钢板分离现象。
附图说明
图1是300-4000mm钢丝增强聚烯烃缠绕给水管结构示意图。
图2是图1钢丝网增强聚烯烃缠绕给水管剖视图。
图3是管材从中剖切示意图。
具体实施方式
实施例1：参照附图1-3。一种300-4000mm钢丝增强聚烯烃缠绕给水管，内层为PE层3，PE置有一层或一层以上的钢丝层2，钢丝层2上置有PE层1。所述内层采用PE带绕制成型，所述内层的厚度为20-25mm。所述外层采用PE带绕制成型。所述钢丝层2为单层。所述钢丝层2为一层以上时，其钢丝层的排列为错位绕制排列。
实施例1-1：在实施例1的基础上，所述钢丝层2为二层，其钢丝层的排列为错位绕制排列。
实施例1-2：在实施例1的基础上，所述钢丝层2为三层，三层钢丝层中的钢丝为错位绕制排列。
实施例2：在实施例1的基础上，一种300-4000mm钢丝增强聚烯烃缠绕给水管的成型方法，首先在模机模具上缠绕第一层PE带，所缠绕成型内层管的管长大于或小于6米长，然后对内层管进行加热，使内层管表层变软，旋转管材模具，同时模具在x轴及Y轴方向上匹配运动，钢丝就象螺纹一样顺接着缠绕整条PE内层管上且将其嵌入到内层管壁内，最后将PE带缠绕在钢丝层上且与钢丝及内层管熔融结合，缠绕完整条管子后，PE管在模具上冷却定型，然后送到脱模机上脱模。所述PE带的厚度15-25mm，宽度80-100mm。
也就是说，钢丝网增强聚烯烃缠绕给水管，其产品单边厚度为30mm，采用强度为2000MPa的钢丝网。钢丝的宽度为20mm（此时10钢丝一起缠绕）。生产过程中首先缠绕第一层PE带，其厚度20mm，宽度90mm。制造标准的管材6米长，第一层缠绕用30钟（以DN1000管材为例），第一层缠绕完成后开始第二层钢丝缠绕。在缠绕前对第一层PE加热，目标是使表层3mm区域变软，利于钢丝嵌入。旋转管材模具，同时模具在x轴及Y轴方向上匹配运动，钢丝就象螺纹一样顺接着缠绕整条PE管。完成第二层后开始绕第三层PE，其缠绕的方法与第一层相同。缠绕完整条管子后，让PE管在模具上冷却定型，然后送到脱模机上脱模。
例如：以下以一个规格产品强度验证：公称外径dn = 1000mm  公称压力PN= 0.8MPa  最小壁厚emin= 25mm。
采用钢丝网的钢丝直径di = 1mm 每根钢丝的横截面积S= π/4·di 2=0.785mm2；
常用高强度钢丝强度                                                
Figure 267880DEST_PATH_IMAGE001
b= 2000MPa= 2000 N/mm2，安全系数取3，钢丝设计应力= 666 N/mm2；
每根钢丝可承受的力是0.785 x 666 = 523N；
每侧1000长管壁需要钢丝400,000/523 = 764根；
钢丝缠绕两层，每层382根；
钢丝中心距离约3mm，钢丝相隔近2mm；
PE层管壁是否足够承受轴向应力；
轴向力 =公称压力PN x管材截面积= 1 x 10002 x 3.14/4 = 785000 N；
PE层管壁内在轴向还是径向铺了相同的钢丝，其承载相同为：800,000N；
轴向力 =公称压力PN x管材截面积= 1 N/ mm2 (（1000-120）/2) 2x 3.14 = 609904 N；
PE层管壁截面积=3.14X((1000/2) 2-(940/2) 2)=91374 mm2；
PE层管壁轴向拉应力=609904/91374 =6.7N/mm2；
PE 100 的设计许用应力是8MPa=8N/mm2，故钢度足够。
需要理解到的是：上述实施例虽然对本发明的设计思路作了比较详细的文字描述，但是这些文字描述，只是对本发明设计思路的简单文字描述，而不是对本发明设计思路的限制，任何不超出本发明设计思路的组合、增加或修改，均落入本发明的保护范围内。

Claims (7)

1. 一种300-4000mm钢丝增强聚烯烃缠绕给水管，其特征是：内层为PE层，PE置有一层或一层以上的钢丝层，钢丝层上置有PE层。
2.根据权利要求1所述的300-4000mm钢丝增强聚烯烃缠绕给水管，其特征是：所述内层采用PE带绕制成型。
3.根据权利要求1或2所述的300-4000mm钢丝增强聚烯烃缠绕给水管，其特征是：所述内层的厚度为20-25mm。
4.根据权利要求1所述的300-4000mm钢丝增强聚烯烃缠绕给水管，其特征是：所述外层采用PE带绕制成型。
5.根据权利要求1所述的300-4000mm钢丝增强聚烯烃缠绕给水管，其特征是：所述钢丝层为一层以上时，其钢丝层的排列为错位绕制排列。
6.一种300-4000mm钢丝增强聚烯烃缠绕给水管的成型方法，其特征是：首先在模机模具上缠绕第一层PE带，所缠绕成型内层管的管长大于或小于6米长，然后对内层管进行加热，使内层管表层变软，旋转管材模具，同时模具在x轴及Y轴方向上匹配运动，钢丝就象螺纹一样顺接着缠绕整条PE内层管上且将其嵌入到内层管壁内，最后将PE带缠绕在钢丝层上且与钢丝及内层管熔融结合，缠绕完整条管子后，PE管在模具上冷却定型，然后送到脱模机上脱模。
7.根据权利要求6所述的300-4000mm钢丝网增强聚烯烃缠绕给水管的成型方法，其特征是：所述PE带的厚度15-25mm，宽度80-120mm。
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