CN102582165B - 一种复合钢带及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种复合钢带，从内到外依次由钢带、环氧固化层和包覆在外的聚烯烃粘接树脂组成。其制备方法为：a.对钢带表面进行处理，去除钢带表面的氧化层、杂质、焊渣及毛刺；b.在钢带表面喷涂、浸涂或刷涂环氧粉末涂料或液体环氧涂料；c.在环氧涂料固化过程中，使钢带通过挤出机进行聚烯烃粘接树脂的涂覆；d.涂覆完树脂的钢带从压辊之间通过，压辊对树脂施加垂直于钢带表面的压力。其优点为，钢带处理后，表面粗糙度和活性增加；环氧涂料中含有大量的环氧基、羟基等活性基团，与钢带和聚烯烃粘接树脂表面发生化学反应生成化学键，粘接强度、耐热性、耐久性大大提高；钢带从压辊之间通过时，钢带两面受到压力，粘接效果进一步增强，有利于粘接效果全面提高。

Description

一种复合钢带及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种复合钢带的结构及制造方法，该种钢带用于生产钢带增强聚乙烯螺旋波纹管等产品，属于钢塑复合管道技术领域。

背景技术

钢带增强聚乙烯螺旋波纹管具有质轻、环刚度高、耐腐蚀等优点，在市政排水、排污管道中应用越来越广泛，CJ/T 225-2011《埋地排水用钢带增强聚乙烯(PE)螺旋波纹管》中规定了管体结构。

申请号为200410076972.7、200810236907.2、ZL 200720080551.9、ZL200420058997.8的中国专利中公开了用于钢塑复合管的复合钢带的结构和制造方法，钢带经过清洗、发蓝、加热等处理后，在挤出机中涂覆粘接树脂，形成复合钢带。复合钢带最终用于生产钢带增强聚乙烯螺旋波纹管，因粘接树脂与聚乙烯的化学结构差异小，两者在生产过程中熔合为一体，实现了钢带和聚乙烯的粘接。粘接树脂一般为马来酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸等单体与烯烃的共聚物，共聚方式包括接枝共聚、嵌段共聚或无规共聚。

在钢塑复合管中，钢带和粘接树脂之间粘接强度的高低以及粘接层耐热、耐水、耐候、耐交变应力等性能的好坏，直接影响管道的整体力学性能和使用寿命。

实际应用表明，在挤出机中直接涂覆粘接树脂的复合钢带，粘接树脂与钢带的粘接效果极不理想。不仅粘接力偏小，而且在大气、水、交变应力的作用下失效的情况屡屡发生，严重影响了钢带增强聚乙烯螺旋波纹管的质量和寿命。

通过在钢带上打孔的方式，虽然钢带两侧的粘接树脂可通过孔口融合成一体，但大部分没有孔口的区域仍易发生失效。

造成这种严重缺陷的原因主要有三个方面，首先，粘接树脂与钢带表面为物理粘接，结合力小；其次，钢带表面光滑平整，粗糙度不够；最后，粘接树脂在钢带上涂覆的过程中没有施加外部压力。

发明内容

本发明的目的在于克服现有钢带增强聚乙烯螺旋波纹管中钢带与粘接树脂之间粘接力小，容易失效的不足，提供一种粘接力强，耐热、耐水、耐候、耐交变应力优异的新型结构复合钢带；本发明的另一个目的是提供上述新型复合钢带的生产方法。

本发明所述复合钢带，从内到外依次由钢带、环氧固化层和包覆在外的聚烯烃粘接树脂组成。

钢带材质为碳钢、合金钢或不锈钢，横截面为平直形、Ω形、U形或拱形形状，厚度0.1mm～5mm，宽度20mm～1000mm。钢带表面粗糙，锚纹深度达到5μm～280μm。环氧固化层是液体环氧涂料或环氧粉末涂料固化所形成，厚度为8μm～300μm。聚烯烃粘接树脂厚度为50μm～3000μm，其化学成分是马来酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、缩水甘油酯之类的单体与烯烃的共聚物，或者是该类共聚物与聚烯烃的共混物，共聚方式包括接枝共聚、嵌段共聚或无规共聚。

本发明提供的新型复合钢带的生产方法，包括以下步骤：

a.对钢带表面进行处理，去除钢带表面的氧化层、杂质、焊渣及毛刺，使处理完的钢带表面锚纹深度达到5μm～280μm；

b.在钢带表面喷涂、浸涂或刷涂环氧粉末涂料或液体环氧涂料；

c.在环氧涂料固化过程中，使钢带通过挤出机进行聚烯烃粘接树脂的涂覆；

d.涂覆完聚烯烃粘接树脂的钢带从压辊之间通过，压辊对聚烯烃粘接树脂施加垂直于钢带表面的压力。

每个步骤由单独的设备完成，全部设备依次串列成为生产线。钢带连续通过生产线，制造出复合钢带。对于断面形状不同的复合钢带，以上生产方法、设备基本不变，只需将挤出机涂覆口模、压辊等工装的形状作相应调整，使之匹配。

所述压辊可以是金属辊、塑料辊或橡胶辊等多种类型，内部可通水或油进行冷却。可使用成对压辊，压辊两端轴承座通过弹簧、气缸、水缸、油缸元件与基座连接，弹簧的回复力或气缸、水缸、油缸的压力使压辊对聚烯烃粘接树脂施加垂直于钢带表面的压力。另一种替代方案是，采用成对橡胶压辊，各对压辊之间间隙小于复合钢带厚度，利用橡胶辊体的回弹对聚烯烃粘接树脂施加垂直于钢带表面的压力。还可以使用一组上下交错排列的压辊，其中上辊和下辊至少各有一个，生产中复合钢带受力张紧时，压辊可对聚烯烃粘接树脂施加垂直于钢带表面的压力。

采用橡胶辊时，辊体外层是邵氏(A)硬度为20～90的耐高温橡胶，橡胶层宽度大于钢带宽度20mm以上。

采用以上方法生产的平直复合钢带，经轧制成为Ω形、U形或拱形等横截面形状后用于生产钢带增强聚乙烯螺旋波纹管；先轧制成Ω形、U形或拱形等横截面形状后再与环氧涂料和聚烯烃粘接树脂复合的，则可直接用于生产钢带增强聚乙烯螺旋波纹管。

本发明所述复合钢带及制造方法，具有如下有益效果：

1.钢带经喷砂机、抛丸机、钢丝刷辊等设备处理后，去除了钢带表面的氧化层、杂质、焊渣及毛刺等，钢带表面的粗糙度提高，表面活性增加，可大幅提高钢带与环氧涂料之间的附着力；

2.液体环氧涂料或环氧粉末涂料中含有大量的环氧基、羟基等活性基团，在自身固化的过程中，不仅与钢带和聚烯烃粘接树脂表面形成物理粘接，还能发生化学反应，生成化学键，因而粘接强度、耐热性、耐久性大大提高；

3.钢带从压辊之间通过时，钢带两面受到压力，粘接效果进一步增强，特别是采用成对橡胶压辊时，钢带包埋在两个压辊之间，不仅两面受到压力，两侧的边缘也能受到橡胶层的挤压，有利于粘接效果全面提高；

4.与现有技术的复合钢带相比，本发明所述复合钢带的剥离强度提高了1-2倍，可达200N/cm；耐沸水泡煮的时间增加5-10倍，达到20h以上。

5.该种钢带可用作钢带增强聚乙烯螺旋波纹管的加强钢肋，当然也可以用于其他领域。

附图说明

图1是平直复合钢带的横截面构造图；

图2是拱形复合钢带的横截面构造图；

图3是复合钢带从一对橡胶压辊间通过时受到橡胶挤压的示意图。

图4是复合钢带从一组上下交错排列的压辊间依次通过的示意图。

图中1.钢带，2.环氧固化层，3.聚烯烃粘接剂，4.上橡胶压辊，5.下橡胶压辊。

具体实施方式

实施例1

复合钢带从内到外依次是钢带1、环氧固化层2和聚烯烃粘接树脂3，钢带1材质为不锈钢，横截面为平直形，厚度0.1mm，宽度30mm，表面锚纹深度达到5μm；环氧固化层2是环氧粉末涂料固化所形成，厚度为8μm；聚烯烃粘接树脂3厚度达到50μm，其化学成分是丙烯酸与乙烯的嵌段共聚物。

生产方法包括以下步骤：1)用药剂洗涤和高温处理等方法除去钢带1表面的油脂和污垢等附着物；2)用电磁感应加热方式对钢带1预热，预热温度为80℃；3)用喷砂机对钢带1表面进行处理，去除钢带1表面的氧化层、杂质、焊渣及毛刺；处理完的钢带1表面锚纹深度达到5μm；4)用压缩空气将钢带1表面附着的灰尘及磨料清扫干净；5)用电磁感应加热方式对钢带1预热至195℃；6)在钢带1表面喷涂环氧粉末涂料，厚度为8μm；7)在环氧涂料固化过程中，使钢带通过挤出机进行聚烯烃粘接树脂3的涂敷；8)涂覆完聚烯烃粘接树脂3的复合钢带从一对橡胶压辊之间通过，上橡胶压辊4和下橡胶压辊5对聚烯烃粘接树脂3施加垂直于钢带1表面的压力；9)在环氧涂料固化完成后，用水将复合钢带冷却至60℃以下，收卷。

实施例2：

复合钢带从内到外依次是钢带1、环氧固化层2和聚烯烃粘接树脂3，钢带1材质为碳钢，横截面为U形，厚度0.4mm，宽度100mm，表面锚纹深度达到25μm；环氧固化层2是液体环氧涂料固化所形成，厚度为40μm；聚烯烃粘接树脂3厚度达到120μm，其化学成分是EVA接枝马来酸酐共聚物和线性低密度聚乙烯的1∶1共混物。

生产方法包括以下步骤：1)将钢带1断面轧制成U形；2)用药剂洗涤和高温处理等方法除去钢带1表面的油脂和污垢等附着物；3)用电磁感应加热方式对钢带1预热，预热温度为100℃；4)用喷砂机对钢带1表面进行处理，去除钢带1表面的氧化层、杂质、焊渣及毛刺；处理完的钢带1表面锚纹深度达到25μm；5)用压缩空气将钢带1表面附着的灰尘及磨料清扫干净；6)用电磁感应加热方式对钢带1预热至150℃；7)在钢带1表面浸涂液体环氧涂料，厚度为40μm；8)在环氧涂料固化过程中，使钢带通过挤出机进行聚烯烃粘接树脂3的涂敷；9)涂覆完聚烯烃粘接树脂3的复合钢带从两对铝合金压辊之间通过，压辊对聚烯烃粘接树脂3施加垂直于钢带1表面的压力；10)在环氧涂料固化完成后，用水将复合钢带冷却至60℃以下，收卷。

实施例3

复合钢带从内到外依次是钢带1、环氧固化层2和聚烯烃粘接树脂3，钢带1材质为合金钢，横截面为Ω形，厚度1.2mm，宽度300mm，表面锚纹深度达到60μm；环氧固化层2是环氧粉末涂料固化所形成，厚度为80μm；聚烯烃粘接树脂3厚度达到660μm，其化学成分是聚乙烯接枝马来酸酐的共聚物。

生产方法包括以下步骤：1)将钢带1断面轧制成Ω形；2)用药剂洗涤和高温处理等方法除去钢带1表面的油脂和污垢等附着物；3)用电磁感应加热方式对钢带1预热，预热温度为80℃；4)用喷砂机对钢带1表面进行处理，去除钢带1表面的氧化层、杂质、焊渣及毛刺；处理完的钢带1表面锚纹深度达到60μm；5)用压缩空气将钢带1表面附着的灰尘及磨料清扫干净；6)用电磁感应加热方式对钢带1预热至220℃；7)在钢带1表面喷涂环氧粉末涂料，厚度为80μm；8)在环氧涂料固化过程中，使钢带通过挤出机进行聚烯烃粘接树脂3的涂覆；9)涂覆完聚烯烃粘接树脂3的钢带从三对橡胶压辊之间通过，压辊对聚烯烃粘接树脂3施加垂直于钢带1表面的压力；10)在环氧涂料固化完成后，用水将复合钢带冷却至60℃以下，收卷。

实施例4

复合钢带从内到外依次是钢带1、环氧固化层2和聚烯烃粘接树脂3，钢带1材质为碳钢，横截面为平直形，厚度2.5mm，宽度600mm，表面锚纹深度达到150μm；环氧固化层2是液体环氧涂料固化所形成，厚度为180μm；聚烯烃粘接树脂3厚度达到1000μm，其化学成分是EVA接枝马来酸酐共聚物。

生产方法包括以下步骤：1)用药剂洗涤和高温处理等方法除去钢带1表面的油脂和污垢等附着物；2)用电磁感应加热方式对钢带1预热，预热温度为300℃；3)用喷砂机对钢带1表面进行处理，去除钢带1表面的氧化层、杂质、焊渣及毛刺；处理完的钢带1表面锚纹深度达到150μm；4)用压缩空气将钢带1表面附着的灰尘及磨料清扫干净；5)用电磁感应加热方式对钢带1预热至280℃；6)在钢带1表面浸涂液体环氧涂料，厚度为180μm；7)在环氧涂料固化过程中，使钢带通过挤出机进行聚烯烃粘接树脂3的涂敷；8)涂覆完聚烯烃粘接树脂3的钢带从一组上下交错排列的不锈钢压辊间依次通过，各压辊对聚烯烃粘接树脂施加垂直于钢带表面的压力；9)在环氧涂料固化完成后，用水将复合钢带冷却至50℃以下，收卷。

实施例5

复合钢带从内到外依次是钢带1、环氧固化层2和聚烯烃粘接树脂3，钢带1材质为合金钢，横截面为U形，厚度5mm，宽度800mm，表面锚纹深度达到200μm；环氧固化层2是液体环氧涂料固化所形成，厚度为260μm；聚烯烃粘接树脂3厚度达到2000μm，其化学成分是聚烯烃接枝缩水甘油酯和线性低密度聚乙烯的2∶1共混物。

其制备方法同实施例2。

实施例6

复合钢带从内到外依次是钢带1、环氧固化层2和聚烯烃粘接树脂3，钢带1材质为碳钢，横截面为拱形，厚度4mm，宽度1000mm，表面锚纹深度达到280μm；环氧固化层2是环氧粉末涂料固化所形成，厚度为300μm；聚烯烃粘接树脂3厚度达到3000μm，其化学成分是聚乙烯接枝甲基丙烯酸共聚物。

其制备方法同实施例3。

Claims (1)

1.一种制备复合钢带的方法，该复合钢带从内到外依次由钢带、环氧固化层和包覆在外的聚烯烃粘接树脂组成，环氧固化层是液体环氧涂料或环氧粉末涂料固化所形成，厚度为 180μm～300μm，所述聚烯烃粘接树脂的化学成分是马来酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、缩水甘油酯单体与烯烃的共聚物，或者是上述共聚物与聚烯烃的共混物，且所述聚烯烃粘接树脂是在环氧涂料固化过程中，使钢带通过挤出机进行聚烯烃粘接树脂的涂覆；

其特征在于：包括如下步骤：

a. 对钢带表面进行处理，去除钢带表面的氧化层、杂质及毛刺，使处理完的钢带表面锚纹深度达到 150μm～280μm；

b. 在钢带表面喷涂、浸涂或刷涂环氧粉末涂料或液体环氧涂料；

c. 在环氧涂料固化过程中，使钢带通过挤出机进行聚烯烃粘接树脂的涂覆；

d. 涂覆完聚烯烃粘接树脂的钢带从压辊之间通过，压辊对聚烯烃粘接树脂施加垂直于钢带表面的压力。

2. 根据权利要求 1 所述的制备复合钢带的方法，其特征在于，所述钢带材质为碳钢、合金钢或不锈钢，横截面的形状为平直形、Ω形、 U 形 或拱形，厚度 0.1mm ～ 5mm ，宽度 20mm ～ 1000mm，钢带表面粗糙，锚纹深度达到 150μm  ～280μm。

3. 根据权利要求 1 所述的制备复合钢带的方法，其特征在于，聚烯烃粘接树脂厚度为 50μm～3000μm，其化学成分是马来酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、缩水甘油酯单体与烯烃的共聚物，或者是上述共聚物与聚烯烃的共混物，共聚方式包括接枝共聚、嵌段共聚或无规共聚。

4. 根据权利要求 1 所述的制备复合钢带的方法，其特征在于：采用喷砂机、抛丸机或钢丝刷辊设备对钢带表面进行处理。

5. 根据权利要求 1 所述的制备复合钢带的方法，其特征在于：对于断面形状不同的复合钢带，挤出机涂覆口模、压辊工装的形状应与之匹配。

6. 根据权利要求1 所述的制备复合钢带的方法，其特征在于：所述压辊成对安装，是金属辊、塑料辊或橡胶辊，内部通水或油进行冷却，压辊两端轴承座通过弹簧、气缸、水 缸、油缸元件与基座连接，弹簧的回复力或气缸、水缸、油缸的压力使压辊对聚烯烃粘接树 脂施加垂直于钢带表面的压力。

7. 根据权利要求 6 所述的制备复合钢带的方法，其特征在于：所述压辊是成对安装的橡胶辊，各对压辊之间间隙小于复合钢带厚度。

8. 根据权利要求 6 所述的制备复合钢带的方法，其特征在于：所述一组压辊上下交错排列，其中上辊和下辊至少各有一个。

9.  根据权利要求 1 所述的制备复合钢带的方法，其特征在于:每个步骤由单独的设备完成，全部设备依次串列成为生产线，钢带连续通过生产线并制造出复合钢带。

10.   根据权利要求1所述的制备复合钢带的方法，其步骤包括:

a. 用药剂洗涤和高温处理方法除去钢带表面的污垢附着物；

b. 用电加热或电磁感应加热方式对钢带预热，预热温度为 40℃～300℃；

c. 用喷砂机、抛丸机或钢丝刷辊设备对钢带表面进行处理，去除钢带表面的氧化层、杂质及毛刺，使处理完的钢带表面锚纹深度达到150μm～280μm；

d.  用压缩空气或刷子将钢带表面附着的灰尘及磨料清扫干净；

e.  用电加热或电磁感应加热方式对钢带预热至 120℃～280℃；      

f. 在钢带表面喷涂、浸涂或刷涂环氧粉末涂料或液体环氧涂料；

g. 在环氧涂料固化过程中，使钢带通过挤出机进行聚烯烃粘接树脂的涂覆；

h. 涂覆完聚烯烃粘接树脂的钢带从压辊之间通过，压辊对聚烯烃粘接树脂施加垂直于钢带表面的压力；

i. 在环氧涂料固化完成后，用水将复合钢带冷却至 60℃以下，收卷。