CN103470878A - 一种非开挖用双平双塑结构壁管及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种非开挖用双平双塑结构壁管，其管壁为非金属材料，一端有承口端，另一端是插口端，结构管壁为挤出缠绕而成的内外壁双平面塑料夹芯结构，由内向外依次由挤出缠绕而成的内壁、挤出缠绕在内壁外侧的硬质塑料夹芯材和挤出缠绕在硬质塑料夹芯材外侧的外壁螺旋缠绕热熔成一体，内壁包括内壁内层、内壁纤维网层和内壁外层，外壁包括外壁内层、外壁纤维网层和外壁外层；硬质塑料夹芯材是带条棱的扁条片状。本发明中采用多种复合技术，将各种材料所特有的优点通过特定的加工复合工艺成型，它可以用于非开挖施工的拖拉管，同时，在开挖施工中能作为“重力流”排水、排污管、用于低压引水管、农田灌溉用管，雨水收集系统、也可用于解决城市内涝的泄洪管。

Description

一种非开挖用双平双塑结构壁管及其制备方法

技术领域

 本发明涉及一种用于非开挖施工的管材及其制备方法。

背景技术

目前，已有结构壁管基本情况一览表参见下图表所示：

从图表中可以看出，目前结构壁管多用于开挖施工或者埋地施工，这是因为非开挖施工用的必须具备以下要素：

A、管材不能有凸出的接头，只能对接热熔，必要时还要去除外翻边。

B、管材应具备一定的可塑性，能满足施工时所产生的S弯扭曲考验。

C、非开挖施工时在拖拉到最后时所产生的拉拔力是最大，管材本身的物理力学性能应能满足最大拉拔力。

D、管材连接时对熔接强度要求高，也要能满足上述拉拔力。

而现有的结构壁管无法满足上述要求，因此不能应用在非开挖施工；此外，目前，应用在非开挖施工中的拖拉管材为实壁结构，但是实壁管管壁厚度大，占据整个管材相当大的体积，需要消耗大量的材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种非开挖用双平双塑结构壁管及其制备方法，要解决将结构壁管用于非开挖施工的技术问题；并解决保证结构壁管可塑性、拉拔强度以及管材之间连接强度的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种非开挖用双平双塑结构壁管，其管壁为非金属材料，一端有承口端，另一端是插口端，所述结构管壁为挤出缠绕而成的内外壁双平面塑料夹芯结构，由内向外依次由挤出缠绕而成的内壁、挤出缠绕在内壁外侧的硬质塑料夹芯材和挤出缠绕在硬质塑料夹芯材外侧的外壁螺旋缠绕热熔成一体，所述内壁包括内壁内层、内壁纤维网层和内壁外层，所述外壁包括外壁内层、外壁纤维网层和外壁外层；所述硬质塑料夹芯材是带条棱的扁条片状。

所述内壁内层、内壁外层、外壁内层和外壁外层的材料均是PE聚乙烯或者UPVC硬聚氯乙烯，所述内壁纤维网层和外壁纤维网层均为芳纶纤维网层，所述硬质塑料夹芯材的材料是PP聚丙烯。

所述硬质塑料夹芯材朝向管心的一面有条棱，条棱从硬质塑料夹芯材的一边开始，硬质塑料夹芯材的另一边是搭接边、没有条棱，硬质塑料夹芯材上面有用于与内壁外层固定用的内壁固定凹槽和与外壁内层固定用的的外壁固定凹槽。

所述搭接边和起始条棱上有配合使用的型材凸口和型材凹口，非开挖用双平双塑结构壁管中缠绕相邻两圈所述硬质塑料夹芯材通过型材凸口和型材凹口固定连接。

所述内壁外层在与硬质塑料夹芯材复合时形成与内壁固定凹槽契合的凸棱；所述外壁内层上在与硬质塑料夹芯材复合时形成与外壁内层契合的凸棱。

所述硬质塑料夹芯材的外壁固定凹槽的横剖面为燕尾形、U形或者上端开口的矩形。

所述硬质塑料夹芯材的内壁固定凹槽的横剖面为燕尾形、U形或者上端开口的矩形。

所述非开挖用双平双塑结构壁管的一端为扩散式的承口端，另一端是收缩式的插口端，两根非开挖用双平双塑结构壁管通过承口端和插口端形成承插式电热熔合连接，且承口端和插口端的热熔接触部位的横剖面为Z形。

所述承口端的内侧预埋有电加热圈，所述电加热圈的横断面为Z形。

一种非开挖用双平双塑结构壁管的制备方法，具体步骤如下：

步骤一，加工承口端，形成扩散式的尾端，并在承口端的内侧预埋电加热圈。

步骤二，挤出缠绕形成内壁内层。

步骤三，在内壁内层外层挤出缠绕一层内壁纤维网层。

步骤四，在内壁纤维网层外层挤出缠绕内壁外层，至此，形成内壁。

步骤五，在内壁的外侧挤出缠绕一层硬质塑料夹芯材，缠绕过程中，施加压力，半流态的内壁外层上形成与硬质塑料夹芯材的内壁固定凹槽契合的凸棱，将内壁固定凹槽与内壁外层的凸棱热熔熔合在一起。

步骤六，在硬质塑料夹芯材的外层挤出缠绕外壁内层，缠绕过程中，施加压力，半流态的外壁内层上形成与硬质塑料夹芯材的外壁固定凹槽契合的凸棱，将外壁固定凹槽与外壁内层的凸棱热熔熔合在一起。

步骤七，在外壁内层外层缠绕一层外壁纤维网层。

步骤八，在外壁纤维网层外层缠绕一层外壁外层，至此，完成硬质塑料夹芯材与外壁的复合。     

步骤九，加工插口端，形成收缩式的头端。

步骤十，连接两根非开挖用双平双塑结构壁管，采用承插口对接，将电加热圈通电，进行承口端和插口端的电热熔合对接。  

    与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：

本发明克服了传统实壁管浪费材料、结构壁管不能应用于非开挖施工的问题，解决了用结构壁管替代实壁管应用于非开挖施工的技术问题。

本发明的结构壁管是针对非开挖施工设计，为满足各项要素，本发明的结构壁管作出针对性的改进研发：

1、本发明的结构壁管的连接采用承插式电热熔熔合连接，因而没有凸出的接头、翻边也可以去除。

2、本发明采用PE聚乙烯、PP聚丙烯为原料，具有可塑性：PE聚乙烯熔接性能好、可满足缠绕工艺熔接、且具有一定的柔性，PP聚丙烯的弹性模量比PE要高的多，利用PP聚丙烯的高弹性模量，挤出的型材再缠绕到内壁外壁中间，从而获得很高的环刚度，两种塑料的结合形成了刚柔结合，各自发挥最佳效果，使得环刚度优于传统的PE双壁波纹管，可达到10kn²以上，此外，两者是通过凹槽和凸棱契合连接固定的，结合可靠，因为这二种塑料均属于聚烯烃类，两者的线膨胀系数似乎一样，在受到温度变化时，可以忽略不计，因为PE聚乙烯材料的延伸率比较大，就会包容PP聚丙烯的热胀冷缩系数，其中也可以使用UPVC硬聚氯乙烯代替PE聚乙烯。

3、为满足拖拉施工过程中所产生的拉拔力，专门在PE缠绕层中加入纤维网层，内外壁各有一层，纤维网层是由芳纶纤维先纺成纱、再拼成线、后织成网，而且纵向密度为径向的四至五倍，其拉拔强度完全满足施工过程中所产生的拉拔力，同时还能增加管材的环刚度。

4、为满足熔接强度，采用Z形熔接面，熔接的比表面积更大，产生了X、Y两个方向的电热熔合力，因而电热熔合的强度也相应增大；同时将对接热熔改成了承插式电热熔合连接，将对接热熔的拉力变成了Z形承插电热熔合的剪力强度，而且为了形成Z形熔接面，需将插口端造成锥形体，更有利于与承口端的对接，也能提高承插电热熔合的质量。

本发明属于塑料管道生产行业及塑料机械制造行业，是一种原创型的新型结构壁管材。由于本发明中采用许多复合技术，将各种材料所特有的优点通过特定的加工复合工艺成型，得已充分应用发挥，使得这一全新的塑料管材的应用面很广泛，它可以用于非开挖施工的拖拉管，同时，在开挖施工中能作为“重力流”排水、排污管、用于低压引水管、农田灌溉用管，雨水收集系统、也可用于解决城市内涝的泄洪管。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

图1是本发明的非开挖用双平双塑结构壁管的结构示意图。

图2是图1的A部分的放大示意图。

图3是本发明的硬质塑料夹芯材的结构示意图。

附图标记：1-内壁、1.1-内壁内层、1.2-内壁纤维网层、1.3-内壁外层、2-外壁、2.1-外壁内层、2.2-外壁纤维网层、2.3-外壁外层、3-硬质塑料夹芯材、3.1-外壁固定凹槽、3.2-内壁固定凹槽、3.3-型材凸口、3.4-型材凹口、4-承口端、5-插口端、6-电加热圈。

具体实施方式

实施例参见图1所示，这种非开挖用双平双塑结构壁管，其管壁为非金属材料，一端为扩散式的承口端4，另一端是收缩式的插口端5，所述承口端4的内侧预埋有电加热圈6，所述电加热圈6的横断面为Z形，两根非开挖用双平双塑结构壁管通过承口端和插口端形成承插式电热熔熔合连接，所述结构管壁为挤出缠绕而成的内外壁双平面塑料夹芯结构，由内向外依次由挤出缠绕而成的内壁1、挤出缠绕在内壁1外侧的硬质塑料夹芯材3和挤出缠绕在硬质塑料夹芯材外侧的外壁2螺旋缠绕热熔成一体，所述内壁1包括内壁内层1.1、内壁纤维网层1.2和内壁外层1.3，所述外壁2包括外壁内层2.1、外壁纤维网层2.2和外壁外层2.3；所述硬质塑料夹芯材3是带条棱的扁条片状，所述内壁内层1.1、内壁外层1.3、外壁内层2.1和外壁外层2.3的材料均是PE聚乙烯，所述内壁纤维网层1.2和外壁纤维网层2.2均为芳纶纤维网层，所述硬质塑料夹芯材3的材料是PP聚丙烯。

参见图2所示，所述内壁1由内向外依次为内壁内层1.1、内壁纤维网层1.2和内壁外层1.3，所述内壁外层1.3在与硬质塑料夹芯材3复合时形成与内壁固定凹槽3.2契合的凸棱，所述外壁2由内向外依次为外壁内层2.1、外壁纤维网层2.2和外壁外层2.3，所述外壁内层2.1上在与硬质塑料夹芯材3复合时形成与外壁内层2.1契合的凸棱，所述硬质塑料夹芯材由PP聚丙烯缠绕型材构成的条片状的骨架层，所述PP聚丙烯缠绕型材朝向管心的一面有条棱，条棱从PP聚丙烯缠绕型材的一边开始，PP聚丙烯缠绕型材的另一边是搭接边、没有条棱，所述承口端和插口端的热熔对接位置的横剖面为Z形。

所述搭接边和起始条棱上有对应的型材凸口3.3和型材凹口3.4，参见图3所示，所述PP聚丙烯缠绕型材的横断面为F形，上面有用于与内壁外层1.3固定用的上端开口的梯形内壁固定凹槽3.2和与外壁内层2.1固定用的上端开口的梯形外壁固定凹槽3.1，相邻两圈PP聚丙烯缠绕型材通过型材凸口3.3和型材凹口3.4固定连接。

本发明的非开挖用双平双塑结构壁管的制备方法，具体步骤如下：

步骤一，加工承口端4，形成扩散式的尾端，并在承口端的内侧预埋电加热圈6。

步骤二，挤出缠绕形成内壁内层1.1。

步骤三，在内壁内层1.1外层缠绕一层内壁纤维网层1.2。

步骤四，在内壁纤维网层1.2外层缠绕内壁外层1.3，至此，形成内壁1。

步骤五，在内壁1的外侧挤出缠绕一层PP聚丙烯缠绕型材3，缠绕过程中，温度在155℃～185℃之间，利用压轮施加压力，此时半流态的内壁外层1.3上形成与硬质塑料夹芯材3的内壁固定凹槽3.2契合的凸棱，并用热风枪将内壁固定凹槽3.2与内壁外层层1.3的凸棱热熔熔合在一起。

步骤六，在硬质塑料夹芯材3的外层挤出缠绕外壁内层2.1，缠绕过程中，温度在155℃～185℃之间，利用压轮施加压力，此时，半流态的外壁内层2.1上形成与硬质塑料夹芯材3的外壁固定凹槽3.1契合的凸棱，并用热风枪将外壁固定凹槽3.1与外壁内层2.1的凸棱热熔熔合在一起。

步骤七，在外壁内层2.1外层缠绕一层外壁纤维网层2.2。

步骤八，在外壁纤维网层2.2外层缠绕一层外壁外层PE聚乙烯层2.3，至此，完成硬质塑料夹芯材3与外壁2的复合。     

步骤九，加工插口端5，形成收缩式的头端。

步骤十，连接两根非开挖用双平双塑结构壁管，采用承插口对接，将电加热圈通电，进行承口端和插口端的电热熔合对接，电热熔和部位的横剖面为Z形。

Claims (10)

1.一种非开挖用双平双塑结构壁管，其管壁为非金属材料，一端有承口端（4），另一端是插口端（5），其特征在于：所述结构管壁为挤出缠绕而成的内外壁双平面塑料夹芯结构，由内向外依次由挤出缠绕而成的内壁（1）、挤出缠绕在内壁（1）外侧的硬质塑料夹芯材（3）和挤出缠绕在硬质塑料夹芯材外侧的外壁（2）螺旋缠绕热熔成一体，所述内壁（1）包括内壁内层（1.1）、内壁纤维网层（1.2）和内壁外层（1.3），所述外壁（2）包括外壁内层（2.1）、外壁纤维网层（2.2）和外壁外层（2.3）；所述硬质塑料夹芯材（3）是带条棱的扁条片状。

2.根据权利要求1所述的非开挖用双平双塑结构壁管，其特征在于：所述内壁内层（1.1）、内壁外层（1.3）、外壁内层（2.1）和外壁外层（2.3）的材料均是PE聚乙烯或者UPVC硬聚氯乙烯，所述内壁纤维网层（1.2）和外壁纤维网层（2.2）的材料均为芳纶纤维，所述硬质塑料夹芯材（3）的材料是PP聚丙烯。

3.根据权利要求2所述的非开挖用双平双塑结构壁管，其特征在于：所述硬质塑料夹芯材（3）朝向管心的一面有条棱，条棱从硬质塑料夹芯材（3）的一边开始，硬质塑料夹芯材（3）的另一边是搭接边、没有条棱，硬质塑料夹芯材（3）上面有用于与内壁外层（1.3）固定用的内壁固定凹槽（3.2）和与外壁内层（2.1）固定用的的外壁固定凹槽（3.1）。

4.根据权利要求3所述的非开挖用双平双塑结构壁管，其特征在于：所述搭接边和起始条棱上有配合使用的型材凸口（3.3）和型材凹口（3.4），非开挖用双平双塑结构壁管中缠绕相邻两圈所述硬质塑料夹芯材（3）通过型材凸口（3.3）和型材凹口（3.4）固定连接。

5.根据权利要求3所述的非开挖用双平双塑结构壁管，其特征在于：所述内壁外层（1.3）上有在与硬质塑料夹芯材（3）复合时形成与内壁固定凹槽（3.2）契合的凸棱；所述外壁内层（2.1）上有在与硬质塑料夹芯材（3）复合时形成与外壁内层（2.1）契合的凸棱。

6.根据权利要求5所述的非开挖用双平双塑结构壁管，其特征在于：所述硬质塑料夹芯材的外壁固定凹槽（3.1）的横剖面为燕尾形、U形或者上端开口的矩形。

7.根据权利要求5所述的非开挖用双平双塑结构壁管，其特征在于：所述硬质塑料夹芯材的内壁固定凹槽（3.2）的横剖面为燕尾形、U形或者上端开口的矩形。

8.根据权利要求6或7所述的非开挖用双平双塑结构壁管，其特征在于：所述非开挖用双平双塑结构壁管的一端为扩散式的承口端（4），另一端是收缩式的插口端（5），两根非开挖用双平双塑结构壁管通过承口端和插口端形成承插式电热熔合连接，且承口端和插口端的热熔接触部位的横剖面为Z形。

9.根据权利要求8所述的非开挖用双平双塑结构壁管，其特征在于：所述承口端（4）的内侧预埋有电加热圈（6），所述电加热圈（6）的横断面为Z形。

10.一种如1-9之一所述的非开挖用双平双塑结构壁管的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：

步骤一，加工承口端（4），形成扩散式的尾端，并在承口端的内侧预埋电加热圈（6）；

步骤二，挤出缠绕形成内壁内层（1.1）；

步骤三，在内壁内层（1.1）外层挤出缠绕一层内壁纤维网层（1.2）；

步骤四，在内壁纤维网层（1.2）外层挤出缠绕内壁外层（1.3），至此，形成内壁（1）；

步骤五，在内壁（1）的外侧挤出缠绕一层硬质塑料夹芯材（3），缠绕过程中，施加压力，半流态的内壁外层（1.3）上形成与硬质塑料夹芯材（3）的内壁固定凹槽（3.2）契合的凸棱，将内壁固定凹槽（3.2）与内壁外层（1.3）的凸棱热熔熔合在一起；

步骤六，在硬质塑料夹芯材（3）的外层挤出缠绕外壁内层（2.1），缠绕过程中，施加压力，半流态的外壁内层（2.1）上形成与硬质塑料夹芯材（3）的外壁固定凹槽（3.1）契合的凸棱，将外壁固定凹槽（3.1）与外壁内层（2.1）的凸棱热熔熔合在一起；

步骤七，在外壁内层（2.1）外层缠绕一层外壁纤维网层（2.2）；

步骤八，在外壁纤维网层（2.2）外层缠绕一层外壁外层（2.3），至此，完成硬质塑料夹芯材（3）与外壁（2）的复合；     

步骤九，加工插口端（5），形成收缩式的头端；

步骤十，连接两根非开挖用双平双塑结构壁管，采用承插口对接，将电加热圈通电，进行承口端和插口端的电热熔合对接。

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