CN102620066A - 一种双复合钢塑复合管及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种双复合钢塑复合管及其制造方法，公布了一种环刚度高，消耗材料少，可承受内压，同时具有良好的卫生性能、使用寿命长的综合性能更好的液体输送管道，同时发明这种管材的制造方法。复合管包括内层的塑钢缠绕管管材层、中层的钢丝缠绕层和外层的塑料层，塑钢缠绕管管材层是由塑钢带材缠绕并粘接形成的，钢丝缠绕层，这样既利用了塑料的防腐性能又利用了钢带的刚性，同时嵌入的钢丝保证了埋地管材的耐内压性能，同时由于管材的复合结构，降低了塑料的用量，大幅度提高了管材的性价比，同时这种方法能生产大口径的流体输送管道，解决了国内大口径塑料管材生产难的问题。

Description

一种双复合钢塑复合管及其制造方法

技术领域

本发明专利涉及一种双复合钢塑复合管及其制造方法，是一种大直径的复合管，该管材主要用于液体输送领域。

背景技术

目前国内给水管道已广泛使用聚乙烯塑料管材，该管材的特点非常突出，具有长久的使用寿命和卓越的耐腐蚀性能，而且聚乙烯管道加工时不添加重金属盐稳定剂，材质无毒，此外它也不会促进藻类、细菌或真菌生长，较好地解决了城镇饮用水的二次污染问题，具有良好的卫生性能。由于其是全塑管材，因此在满足使用压力和抗外在压力(环刚度)时，管材一般壁厚较厚，用料大，在较大口径时管材的原料成本非常高，目前国内一般做到DN≤1200mm以下，只有个别厂家可以做到DN＝1600mm，但是设备投资也相当大。由于采用全塑制造，大口径管材不圆度非常大，抵抗外压能力非常低，而且成本也特别高，很难被市场上接受，尽管近几年人们开发出了压力级别更高、性能更好、材料更省的复合增强压力管材，但生产口径一般也在直径800mm以下，最有代表性的就是钢丝网骨架复合结构壁管材，也只能生产直径630mm以下，而且这种管材的生产设备也随着生产管材口径的增大价格成倍增长。

聚乙烯塑钢缠绕管行业标准号CJ/T 270-2007，由于其具有外螺旋筋的独特结构，使其管材具有同类塑料排水管材中较高的环刚度，如图2所示。同时可以制造直径大于1200mm、环刚度≥8KN/m²的大口径、高环刚度的排水管材。目前市场上大口径排水管材几乎均为钢塑复合产品，这些钢塑复合排水管道多为无压结构管道，都具有足够的环刚度能支承土壤作用的外部载荷并保证长期安全使用，但不能作为有压输送液体管道使用。

发明内容

本发明专利要解决的技术问题是提供一种环刚度高，消耗材料少，可承受内压，同时具有良好的卫生性能、使用寿命长的综合性能更好的液体输送管道，同时发明这种管材的制造方法。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种双复合钢塑复合管，其特征在于：包括内层的塑钢缠绕管管材层、中层的钢丝缠绕层和外层的塑料层，塑钢缠绕管管材层是由塑钢带材缠绕并粘接形成的，钢丝缠绕层，这样既利用了塑料的防腐性能又利用了钢带的刚性，同时嵌入的钢丝保证了埋地管材的耐内压性能，同时由于管材的复合结构，降低了塑料的用量，大幅度提高了管材的性价比，同时这种方法能生产大口径的流体输送管道，解决了国内大口径塑料管材生产难的问题。

所用塑钢缠绕管管材层中加立式钢肋部分高出表层3mm，这样在保证环刚度的同时也减少了立式钢肋的使用量，同时聚乙烯用量增加可保证钢筋部分不出现倒筋状况，使生产过程和质量更稳定。

一种双复合钢塑复合管的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，首先生产塑钢带材；将碳钢冷轧钢带原材料依次经开卷、裁焊、展平、除锈、除油、加热后牵引至挤出机的复合挤出模具内，同时向复合挤出模具内通入熔融的聚烯烃塑料，经挤出机挤出后形成所述塑钢带材；所述塑钢带材向后运行经定型和冷却后形成成型的连续塑钢带材，完成塑钢带材的制备；

步骤二，利用塑钢带材生产塑钢缠绕管管材；所述连续的塑钢带材被牵引至缠绕机，经缠绕形成连续的管材；缠绕同时在塑钢带材两侧对接面用热风进行预热处理，然后再用小型挤出机向对接面挤出熔融的塑料，对塑钢带材的两个搭接面进行粘接，同时用一个可调压轮对粘结处内表面进行压实，进而形成一体的塑钢缠绕管管材；

步骤三，通过两台金属丝复合缠绕装置在所述连续的塑钢缠绕管管材外表面分别缠绕钢丝，形成双向交叉的钢丝网；并通过一台或两台加热风机对塑钢缠绕管管材的外表面及钢丝网进行加热处理；

步骤四，通过一台热熔胶挤出机挤出热熔胶涂覆在所形成的管材外表面；

步骤五，再通过一台塑料挤出机挤出熔融塑料(聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯或者其它塑料)，熔融塑料包裹在塑钢缠绕管管材的外表面，通过一台压辊机将熔融的塑料压实到管材的外表面，形成包覆在塑钢缠绕管管材外表面的塑料层；最后对所生成的管材进行冷却和切割形成螺旋输送管道。

进一步地，在步骤一中，所述的开卷、裁焊、展平和加热工艺中要使用开卷机、钢带剪焊机、平带机和高频加热器，将碳钢冷轧钢带盘安装在开卷机的支撑轴上，并由N台开卷机开卷后分别引出一根钢带，共N根；开卷后的钢带经钢带剪焊机和储带机后进入平带机，并在储带机上设置表面除锈装置、除油装置及表面磨砂装置，经平带机展平后的钢带再经过高频加热器后对钢带表面进行二次除油及加热处理，使钢带表面温度达到180℃～220℃，进行热处理后的钢带进入复合挤出模具内与挤出机熔融的聚烯烃塑料进行复合挤出，形成所述塑钢带材；复合挤出模具的结构与所生产的带材的形状相对应；同时，所述塑钢带材经过定型台来进行定型和水冷却后形成连续的塑钢带材。

进一步地，为了满足带材的成型需要和水温要求，配置有冷水机组对定型台中的循环水进行制冷以提高生产效率。

进一步地，在步骤二中，冷却成型后的塑钢带材连续不断地在牵引机和牵引机的共同牵引下进入缠绕机中，对于不合格的带材可以用带材切割锯进行切割，为了防止带材过长造成拖地现象，在两台牵引机中间设置有带材托架，在缠绕机中有一台小型挤出机和缠绕成型笼；在缠绕成型笼约束及压合机构的联合作用下，塑钢带材被缠绕成连续的圆管状管材，缠绕同时在带材对接面的上下两侧用热风进行预热处理，然后再用小型挤出机向对接面处挤出熔融的塑料，塑钢带材的两个对接面进行粘接同时用一个可调压轮对内表面进行压实，进而形成整体管材。

进一步地，在步骤三中，所述的制备金属丝复合缠绕装置，该金属丝复合缠绕装置包括滚动支承设置在机架上的贯通型回转单元，在回转单元外径固连的支撑结构设置有金属丝贮放结构和金属丝施放结构及相应的金属丝张紧结构，金属丝采用为双层双向缠绕。

进一步地，在步骤四中，对塑钢缠绕管管材的外表面及钢丝网加热的热风机为固定式，根据加热功率的需要，设置一台或两台加热机，但加热机的端口处为柔性连接，可调整加热区域或大小。

本发明的有益效果是：

1、管材中采用立式加筋结构及钢丝网骨架增强结构，既保证了管材的环刚度最大化，又可承载内压；

2、保证环刚度和承载内压的同时，可以很大程度的节省塑料原材料，使管材成本更低；

3、采用独特的加筋缠绕结构和钢丝网骨架增强，可以生产大口径的输送液体管道；

4、带材采用独特结构，在生产过程中，避免了传统立式钢带很容易出现倒筋的状况，从而保证了管材的环刚度，同时降低钢带的使用量；

5、由于外壁为平壁结构，管材强度高，堆放高度可以适当放高，可以减少管材堆放时占用的场地面积；

6、由于钢丝网骨架复合结构，使管材的断裂强度大大增强，抗拉强度高，可广泛应用于多种场合；在户外存放时，可以避免风吹日晒造成管材出现倒筋或者管材开裂的情况；

7、由于外表面为平壁结构，管材运输时可以采用套装方式，从而减少运输成本；

8、管材外壁为平壁结构，且塑料的特点是摩擦阻力小，可广泛应用于非开挖工程，也可做为拖拉管使用，对于提高现场作业效率及保护路面起到了相当大的作用；

9、由于管材的外表面为平壁结构，可采用外电热熔连接方式，不需要用专用的支承工装，连接非常方便而且牢靠，且焊接材料和管材的材料相同，焊接后形成完美的整体，保证管材的密闭性能，永不渗漏；

10、由于主体管材采用缠绕结构方式，设备模具体积小，投资少，且模具种类少，带材冷却采用水浴冷却方式，不再使用传统的真空定型冷却方式，总体设备投资成本小，设备占用面积也非常小；

11、带材和管材一次成型，效率高，且前后辅助采用PLC模块控制，同步性好，调整生产速度极其方便。

12、由于有加强筋凸起，由于大大增加了两个面粘合时的接触面积，在涂覆热熔胶和外层塑料时，全内层塑料结合面更大，更牢固，而且把钢丝网完全包裹在外层塑料当中，不会出现脱层现象。

13、由于管材为实壁结构，同时采用钢丝网增强，管材拉伸强度是同等壁厚塑料管材的5倍以上，保证了较高的拉伸强度，可以广泛应用在非开挖工程当中，做拖拉管材使用。

14、塑钢缠绕技术与钢丝缠绕技术有效结合，形成的管道优势更加明显，能解决传统符合管道直径受限的问题，尤其适合大口径或者超大口径的管道制作。

附图说明

图1为传统的钢丝网骨架管结构示意图；

图2为传统的聚乙烯塑钢缠绕管结构示意图；

图3为塑钢带材的截面图；

图4为利用本发明生产的钢塑钢丝网骨架双复合钢塑复合管示意图；

图5为金属丝复合缠绕装置；

图6为本发明制造工艺流程图及装置；

21带材本体，22立式钢肋，23搭接结构，24塑钢缠绕管管材基体，25焊缝，26钢丝网层，27塑料层。

1开卷机，2钢带剪焊机，3储带机，4平带机，5高频加热器，6挤出模具，7定型台，8牵引机，9带材切割锯，10带材托架，11牵引机，12缠绕机，13固定架，14管材切割锯，15移动架，16冷水机组，17挤出机，18塑钢带材，19金属丝复合缠绕装置，191回转单元，192金属丝贮放结构，193金属丝施放结构，194加热风机，20熔胶挤出机，21塑料挤出机。

具体实施方式

图1为传统的钢丝网骨架管结构示意图。

图2为传统的聚乙烯塑钢缠绕管结构示意图。

如图3所示，一种塑钢带材，包括挤塑成型的带材本体21，且在带材本体的内部肋内镶嵌有立式钢肋22，立式钢肋实质为钢带；这样既利用了塑料的防腐性能又利用了立式钢肋的刚性，保证了埋地管材环刚度。

同时在带材本体21的侧面结合处采用搭接结构23，这样在相邻的带材本体结合时，大大增加了两个侧面粘合时的接触面积，使管材粘接时更牢固，大大提高了管材的接缝强度。

如图4所示，

通过缠绕、融融焊接加工形成一种塑钢缠绕管管材基体24，其上具有焊缝25。最终的双复合钢塑复合管的全剖视图如图4所示，包括自内层向外依次设置的塑钢缠绕管管材基体24、钢丝网层26和塑料层27。

一种双复合钢塑复合管的生产方法，包括以下步骤：

步骤一，首先生产塑钢带材；将碳钢冷轧钢带原材料依次经开卷、裁焊、展平、除锈、除油、加热后牵引至挤出机的复合挤出模具内，同时向复合挤出模具内通入熔融的聚烯烃塑料，经挤出机挤出后形成所述塑钢带材；由于塑钢带材生产采用的是连续复合挤出的生产方式，而使用的钢带则是采用一定长度的钢带卷绕成钢带盘的供应方式，所以在生产过程中钢带需要连接才能保证带材生产的连续和稳定。进一步地，上述的开卷、裁焊、展平和加热工艺中要使用开卷机、钢带剪焊机、平带机和高频加热器，连接关系是这样的，将碳钢冷轧钢带盘安装在开卷机1的支撑轴上，并由N台开卷机开卷后分别引出一根钢带，共N根；开卷后的钢带经钢带剪焊机2和储带机3后进入平带机4，并在储带机3上设置表面除锈装置、除油装置及表面磨砂装置，经平带机4展平后的钢带再经过高频加热器5后对钢带表面进行二次除油及加热处理，使钢带表面温度达到180℃～220℃，进行热处理后的钢带进入复合挤出模具6内与挤出机17熔融的聚烯烃塑料进行复合挤出，形成塑钢带材；复合挤出模具的结构与所生产的带材的形状相对应。塑钢带材向后运行经定型和冷却后形成成型的连续塑钢带材，完成塑钢带材的制备；进一步地，塑钢带材经过定型台来进行定型并经过水冷却后形成连续的塑钢带材。进一步地，为了满足带材的成型需要和水温要求，配置有冷水机组16对定型台7中的循环水进行制冷以提高生产效率。

步骤二，所述连续的塑钢带材被牵引至缠绕机，经缠绕形成连续的管材；缠绕同时在塑钢带材两侧对接面用热风进行预热处理，然后再用小型挤出机向对接面挤出熔融的塑料，对塑钢带材的两个对接面搭接结构进行粘接，同时用一个可调压轮对内表面进行压实，进而形成整体管材；进一步地，冷却成型后的塑钢带材18连续不断地在牵引机8和牵引机11的共同牵引下进入缠绕机12中，对于不合格的带材可以用带材切割锯9进行切割，为了防止带材过长造成拖地现象，在两台牵引机中间设置有带材托架10，在缠绕机12中有一台小型挤出机和缠绕成型笼，缠绕成型笼是一种滚筒状的模具；在缠绕成型笼约束及压合机构的联合作用下，塑钢带材被缠绕成连续的圆管状管材，缠绕同时在带材对接面的左右两侧用热风进行预热处理，然后再用小型挤出机向对接面处挤出熔融的塑料，塑钢带材的两个对接面进行粘接同时用一个可调压轮对内表面进行压实，进而形成整体管材。

在步骤三中，采用一种金属丝复合缠绕装置19，金属丝复合缠绕装置19为两台，金属丝复合缠绕装置在连续的塑钢缠绕管管材外表面分别缠绕钢丝，形成双向交叉的钢丝网。该装置包括滚动支承设置在上贯通型回转单元191。在回转单元191外径固连的支撑结构设置有金属丝贮放结构192和金属丝施放结构193及相应的金属丝张紧结构，金属丝为为双层双向缠绕。并通过一台或两台加热风机194对刚刚缠绕上钢丝网的塑钢缠绕管管材的外表面及钢丝网进行加热处理，提高两者的结合强度。

在步骤四中，通过一台热熔胶挤出机挤出热熔胶涂覆在所形成的管材外表面；为了增加芯管和外层塑料的粘结强度，在该步骤里设置有塑料专用热熔胶挤出机20，使挤出的热熔胶挂在钢丝网表面上。对塑钢缠绕管管材的外表面及钢丝网加热的热风机为固定式，根据加热功率的需要，设置一台或两台加热机，但加热机的端口处为柔性连接，出风口可调方位，可调整加热区域及大小。

步骤五，再通过一台塑料挤出机21挤出熔融塑料，熔融塑料包裹在塑钢缠绕管管材的外表面，通过一台压辊机将熔融的塑料压实到管材的外表面，形成包覆在塑钢缠绕管管材外表面的塑料层；最后对所生成的管材进行冷却和切割形成螺旋输送管道。

为提高管材的生产效率，管材的冷却采用水冷方式对管材表面进行冷却；管材连续不断地生产时在固定架13上沿管材轴向方向前进，对于要求一定长度的管材用管材切割锯14进行定长切割，形成螺旋增强管成品，切割后的管材暂时放在一个可沿管材轴向运动的移动架15上。

除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。

Claims (7)

1.一种双复合钢塑复合管，其特征在于：包括自内层向外依次设置的塑钢缠绕管管材基体、钢丝网层和塑料层，塑钢缠绕管管材层是由塑钢带材缠绕并粘接形成的，所述塑钢带材是由塑料和立式钢肋芯体复合而成的。

2.一种双复合钢塑复合管的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，首先生产塑钢带材；将碳钢冷轧钢带原材料依次经开卷、裁焊、展平、除锈、除油、加热后牵引至挤出机的复合挤出模具内，同时向复合挤出模具内通入熔融的聚烯烃塑料，经挤出机挤出后形成所述钢塑带材；所述塑钢带材向后运行经定型和冷却后形成成型的连续塑钢带材，完成塑钢带材的制备；

步骤二，利用塑钢带材生产塑钢缠绕管管材；所述连续的塑钢带材被牵引至缠绕机，经缠绕形成连续的管材；缠绕同时在塑钢带材两侧对接面用热风进行预热处理，然后再用小型挤出机向对接面挤出熔融的塑料，对塑钢带材的两个搭接面进行粘接，同时用一个可调压轮对粘结处内表面进行压实，进而形成一体的塑钢缠绕管管材；

步骤三，通过两台金属丝复合缠绕装置在所述连续的塑钢缠绕管管材外表面分别缠绕钢丝，形成双向交叉的钢丝网；并通过一台或两台加热风机对塑钢缠绕管管材的外表面及钢丝网进行加热处理；

步骤四，通过一台热熔胶挤出机挤出热熔胶并涂覆在所述的管材外表面；

步骤五，再通过一台塑料挤出机挤出熔融塑料，熔融塑料包裹在塑钢缠绕管管材的外表面，通过一台压辊机将熔融的塑料压实到管材的外表面，形成包覆在塑钢缠绕管管材外表面的塑料层；最后对所生成的管材进行冷却和切割形成螺旋输送管道。

3.根据权利要求2所述的一种双复合钢塑复合管的生产方法，其特征是，在步骤一中，所述的开卷、裁焊、展平和加热工艺中要使用开卷机、钢带剪焊机、平带机和高频加热器，将碳钢冷轧钢带盘安装在开卷机(1)的支撑轴上，并由N台开卷机开卷后分别引出一根钢带，共N根；开卷后的钢带经钢带剪焊机(2)和储带机(3)后进入平带机(4)，并在储带机(3)上设置表面除锈装置、除油装置及表面磨砂装置，经平带机(4)展平后的钢带再经过高频加热器(5)后对钢带表面进行二次除油及加热处理，使钢带表面温度达到180℃～220℃，进行热处理后的钢带进入复合挤出模具(6)内与挤出机(17)熔融的聚烯烃塑料进行复合挤出，形成所述钢塑带材；复合挤出模具的结构与所生产的带材的形状相对应；同时，所述钢塑带材经过定型台来进行定型和水冷却后形成连续的钢塑带材。

4.根据权利要求3所述的一种双复合钢塑复合管的生产方法，其特征是，为了满足带材的成型需要和水温要求，配置有冷水机组(16)对定型台(7)中的循环水进行制冷以提高生产效率。

5.根据权利要求2所述的一种双复合钢塑复合管的生产方法，其特征是，在步骤二中，冷却成型后的钢塑带材(18)连续不断地在牵引机(8)和牵引机(11)的共同牵引下进入缠绕机(12)中，对于不合格的带材可以用带材切割锯(9)进行切割，为了防止带材过长造成拖地现象，在两台牵引机中间设置有带材托架(10)，在缠绕机(12)中有一台小型挤出机和缠绕成型笼；在缠绕成型笼约束及压合机构的联合作用下，钢塑带材被缠绕成连续的圆管状管材，缠绕同时在带材对接面的上下两侧用热风进行预热处理，然后再用小型挤出机向对接面处挤出熔融的塑料，钢塑带材的两个对接面进行粘接同时用一个可调压轮对内表面进行压实，进而形成整体管材。

6.根据权利要求2所述的一种双复合钢塑复合管的生产方法，其特征是，在步骤三中，所述的制备金属丝复合缠绕装置(19)，该金属丝复合缠绕装置包括滚动支承设置在机架上的贯通型回转单元，在贯通型回转单元外径固连的支撑结构设置有金属丝贮放结构和金属丝施放结构及相应的金属丝张紧结构，金属丝采用为双层双向缠绕。

7.根据权利要求2所述的一种双复合钢塑复合管的生产方法，其特征是，在步骤四中，对塑钢缠绕管管材的外表面及钢丝网加热的热风机为固定式，根据加热功率的需要，设置一台或两台加热机，但加热机的端口处为柔性连接，可调整加热区域或大小。

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