CN104279379A - 连续缠绕增强波纹管材及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连续缠绕增强波纹管材及制备方法，所述管材包括由多个两侧具有对接翼片的螺旋缠绕的异形条材通过所述翼片相互搭接融合成型的连续实壁圆柱形管材本体，所述圆柱形管材本体的管壁上螺旋环绕有多个中空加强筋，每一所述中空加强筋包括通过增强粘接层螺旋环绕设置于所述圆柱形管材本体的管壁上的至少一条异形单壁波纹加强管以及螺旋环绕跨压于异形单壁波纹加强管之上且两端与所述圆柱形管材本体的管壁相粘接的外加强层；所述中空加强筋的中心线与相邻所述异形条材的所述翼片的相互搭接融合成型部的中心线重合。本发明管材稳定性与熔接效果好，波峰高度超过双壁波纹管，可用普通缠绕管材生产设备配相适应模具即可以生产，设备投资小。

Description

连续缠绕增强波纹管材及其制造方法

技术领域

本发明涉及连续缠绕增强波纹管材及其制造方法。

背景技术

在城市的下水管和各种排污管中，各种形式的塑料管材的使用越来越多。由于其管内通常不存在有压力，为提高其抵抗外来压力或冲击的性能，在管壁外周设置有不同形式的加强筋结构的塑料管材已有不少使用。目前这种结构形式的塑料管材及相应的制备方法可有如下几种：一种采用直接挤出成型的塑料管材。最具代表的是由直接挤出成型的双壁波纹管和环向加筋管，其内壁层是连续平顺的表面，外壁层则是分别为中空的波形结构或实心的环状肋型结构。此两种管材管壁的轴向局部剖面结构分别如图1的(a)和(b)所示。制造时，这类管材的内壁层是由熔融状态下的塑料挤出形成的连续管材；作为加强筋结构的外壁层，则是在管内壁层的塑料还没有完全冷却的情况下，将另一具有中空波形或环肋等适当结构形式的连续加强筋结构层的相应“波谷”部位熔接在管壁的外周面上。该管材外壁层的中空波形或环肋等形式的加强结构虽然能有效的增强管材的刚性，但其制造设备的价格非常昂贵，推广应用难度很大。

另一种类型是以螺旋缠绕成型的塑料管材。其中具有代表性的是双重壁管和螺旋波纹管。

双重壁管的制造，是先由第一挤塑机挤出断面为矩形的管坯，经冷却定型后成为矩形管，然后使该矩形管连续有规律的并排螺旋缠绕在装有多只可主动旋转小滚筒的大圆筒上；与此同时，再由第二挤塑机不断地向并排螺旋缠绕的该矩形管的相邻侧面间隙中挤出熔融的塑料条，并在使矩形管产生侧向压力的情况下，将相邻的矩形管相互溶解在一起，随着主动小滚筒的不断旋转，即形成为连续的双重壁管材。该双重壁管的管壁轴向局部剖面结构如图2所示。

螺旋波纹管的制造方法与之类似，不同的是由第一挤塑机挤出的不是普通形状的矩形管，而是在底部两侧各带有一个相互熔接用的适当形状翼片异形矩形管。该带有两侧翼片的矩形管经定径冷却后，先用火焰把将作相互熔接的相邻两矩形管的相邻翼片的相应两侧加热至熔融状态，然后再缠绕在大圆筒上，并使各相邻两矩形管的相邻翼片相互搭接，并经内外相对设置的压轮碾压，使相互搭接的两侧翼片熔接在一起，冷却后即形成为连续的管壁。该螺旋波纹管的管壁轴向局部剖面结构如图3所示。

由上述双重壁管和螺旋波纹管的制造过程可以看出，这类管材都是在普通形式或是带有翼片的异形矩形管被挤出并彻底冷却定型后，再经过二次加热至熔融状态，使相邻矩形管间的侧壁或是相邻的翼片相互熔接形成相应管材的管壁。因此这些管材的管壁结构中，通过二次加热并形成的熔接缝都是贯穿于其整个管壁内外层的。因而，这些管材的质量完全取决于该二次加热后所形成的熔接缝的质量。由于这些贯穿于整个管壁内外间的熔接缝很长(如直径500毫米排水管上，每100米管材的熔接缝长度可达5000米)，一旦这些贯穿于整个管壁结构的熔接缝的某一局部出现开裂，必然导致了整个管材失效。

众所周知，使管材的熔接部位能尽量保持与母材等强度和等寿命则是保证其质量的关键因素。通过采用二次加热方式将两个常温下的塑料制品熔接成一个整体，并要使其熔接缝处的强度和寿命与母材一致，在工艺上的要求是很高的。首先对加热温度的控制必须在一个很窄的范围内；其次是对熔接面施加的正压力大小的要求范围也很窄，加压时间较长，在有一定正压力下对熔接面的冷却时间要求很长。这些条件和要求在制造管材的过程中常不能得到保证。无论是在制造工艺温度上有变化，还是受到外界环境温度变化的影响(如在通常可有极大温差的冬夏两季)，或是对熔接缝施加正压力的大小或时间的变化等，都对熔接缝处的质量与母材等强度和等寿命有较大影响。特别是在上述螺旋波纹管的制造过程中，为熔接而对该异形矩形管两侧的翼片加热时，通常都采用的是高于1000℃的火焰直接烧烤。火焰所到之处的翼片表面虽熔融了，但高温同时也极易造成塑料大分子的分解和断裂，其熔接缝部位的质量就更难以保证。因此在实际使用中可见到这些管材在装卸、运输或施工过程中受到摔碰或局部受到挤压时，常易造成管材的熔接缝部位开裂，或是呈螺旋弹簧状散开而破坏的现象。

发明内容

针对上述情况，本发明目的是提供一种连续缠绕增强波纹管材及其制备方法。

本发明是这样实现的，一种连续缠绕增强波纹管材，包括由多个两侧具有对接翼片的螺旋缠绕的异形条材通过所述翼片相互搭接包括由多个两侧具有对接翼片的螺旋缠绕的异形条材通过所述翼片相互搭接融合成型的连续实壁圆柱形管材本体，所述圆柱形管材本体的管壁上螺旋环绕有多个中空加强筋，每一所述中空加强筋包括通过增强粘接层螺旋环绕设置于所述圆柱形管材本体的管壁上的至少一条异形单壁波纹加强管以及螺旋环绕跨压于异形单壁波纹加强管之上且两端与所述圆柱形管材本体的管壁相粘接的外加强层；所述中空加强筋的中心线与相邻所述异形条材的所述翼片的相互搭接融合成型部的中心线重合。

当所述异形单壁波纹加强管为两条以上，所述异形单壁波纹加强管通过所述增强粘接层并列设置于所述圆柱形管材的管壁上，相邻所述异形单壁波纹加强管的中间空隙处为通过连续挤入熔融的塑料熔胶而形成的垂直于所述圆柱形管材的管壁的加强立筋。

本发明的目的还在于提供一种连续缠绕增强波纹管材的制造方法，包括以下步骤：

a)、第一挤塑机构挤出由多个异形条状塑料通过相邻边缘的对接翼片依次相互搭接而形成的螺旋缠绕型圆柱形管状体，并经压轮机构将各相邻边缘压紧熔接形成圆柱形管材本体；

b)、第二挤塑机构挤出螺旋缠绕状的增强粘接层跨压于步骤a)形成的相邻边缘融合缝所在部位之上；

c)、制作螺旋缠绕状的一条异形单壁波纹加强管跨压于步骤b)形成的增强粘接层之上；

d)：第三挤塑机构挤出螺旋缠绕状的外加强层跨压于步骤c)形成的异形单壁波纹加强管之上，并经压轮机构与步骤a)形成的圆柱形管材本体的管壁相粘接。

进一步的，当所述聚丙烯单壁波纹管为两条以上时，在通过步骤c)制作并列的螺旋缠绕状的异形单壁波纹加强管跨压于步骤b)形成的增强粘接层之上后，所述方法还包括以下步骤：

通过第四挤塑机构连续地挤出熔融的塑料熔胶挤入到相邻的两条异形单壁波纹加强管中间的间隙，并用设置于成型滚筒外周并在对应部位处带有相应凹槽结构的压轮对相邻的两个异形单壁波纹加强管进行碾压，向已挤入塑料融胶的空隙旁的两个相邻的异形单壁波纹加强管施加相向的压力使相邻的异形单壁波纹加强管紧密融合在一起并在融合部分形成加强立筋。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：1.本发明的结构形式具有的外波纹，提高了管材外表面积，其使用时形成的管土共同作用优越于聚乙烯缠绕结构壁管材A型管(即俗称中空壁管)。由于其结构壁高度大，使得管土共同作用也较普通双壁波纹管缠绕波纹管好。2.其熔接效果好，由于本发明的结构形式熔接面增加了便于粘接的增强部分，因此大于所有其他类型的缠绕结构壁波纹管，所以其熔接效果是所有缠绕波纹管中最好的。3.本发明的结构形式具有的外波纹提高了管材的结构壁厚度，波峰高度可以达到成型管材直径的10％以上，超过双壁波纹管。令本发明结构形式的管材用等量的材料时能获得更大的惯性矩，从而节省了材料，是现有所有缠绕结构壁管材中经济性最好的一种。4.本发明的结构壁塑料管材的螺旋增强部分结构提高了波峰的稳定性，同时由于增强粘接片材是刚挤出的，所以熔接效果好，使本发明的缠绕波纹管稳定性优越于其他缠绕波纹管和双壁波纹管。5.本发明的结构形式管材，还可以只通过对熔胶材料的改性适当增加熔胶的弹性模量的方法，提高管材的抗压性以经济行的增强管材的环刚度，而不会影响管材整体的抗冲击性。6.本发明的缠绕波纹管可以用普通缠绕结构壁管材生产设备配以相适应的模具、定型套及其辅助性压轮即可以生产，设备投资小。

附图说明

图1a是现有双壁波纹管的轴向局部剖面结构示意图；

图1b是现有环向加筋管的轴向局部剖面结构示意图；

图2是现有双重壁管材的轴向局部剖面结构示意图；

图3是现有螺旋波纹管的轴向局部剖面结构示意图；

图4是本发明提供的一种连续缠绕增强波纹管材的结构示意图；

图5是本发明提供的另一种连续缠绕增强波纹管材的结构示意图；

图6是本发明提供的连续缠绕增强波纹管材的异形条材的结构示意图；

图7是本发明提供的增强粘接层的剖面图；

图8-1是本发明提供的压轮碾压图4所示连续缠绕增强波纹管材时的熔接剖面图；

图8-2是本发明提供的压轮碾压图5所示连续缠绕增强波纹管材时的熔接剖面图；

图9-1是本发明提供的压轮碾压图4所示连续缠绕增强波纹管材时的整体外观图；

图9-2是本发明提供的压轮碾压图5所示连续缠绕增强波纹管材时的整体外观图；

图10是制备本发明连续缠绕增强波纹管材的设备的平面布置图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但并不用来限制本发明的范围。

参见图4、6以及7所示，一种连续缠绕增强波纹管材，包括由多个两侧具有对接翼片100的螺旋缠绕的异形条材1通过所述翼片100相互搭接融合成型的连续实壁圆柱形管材本体，所述圆柱形管材本体的管壁上螺旋环绕有多个中空加强筋，每一所述中空加强筋包括通过增强粘接层2螺旋环绕设置于所述圆柱形管材本体的管壁上的一条异形单壁波纹加强管3以及螺旋环绕跨压于异形单壁波纹加强管3之上且两端与所述圆柱形管材本体的管壁相粘接的外加强层4，所述中空加强筋的中心线与相邻所述异形条材1的所述翼片100相互搭接融合而形成的融合成型部10的中心线重合。

所述异形条材可以是片材，也可以型材或其他任何形式。

所述增强粘接层可以是片材、柱材或其他任何形式。

所述外加强层可以是片材，也可以型材或其他任何形式。

所述异形单壁波纹加强管由聚丙烯制成，可以是圆形、方形、三角形或其他任何形式。

需要说明的是，所述圆柱形管材本体的管壁是由以中心线为轴线作螺旋缠绕式的异形条状材1的螺旋圆周中，各相邻异型条状材1的边缘通过对接翼片相互搭接融合形成的连续实壁管状结构；所述增强粘接呈同样螺旋缠绕状配合跨压于管壁上各相邻异形条材边缘的搭接融合缝所在部位之上。

进一步的，所述异形单壁波纹加强管可以一条，也可以是两条，甚至是三条以上，具体数量不限。

当所述异形单壁波纹加强管为两条以上，所述异形单壁波纹加强管通过所述增强粘接层并列设置于所述圆柱形管材的管壁上，相邻所述异形单壁波纹加强管的中间空隙处为通过连续挤入熔融的塑料熔胶而形成的垂直于所述圆柱形管壁的加强立筋。

参见图5所示，该图示出了本发明实施例提供的另一种具有两条异形单壁波纹加强管的连续缠绕增强波纹管材的结构。

在所述圆柱形管材的管壁上设有中空加强筋，所述中空加强筋包括外加强层4，所述外加强层4内包设有两条条异形单壁波纹加强管30，所述异形单壁波纹加强管30通过所述增强粘接层2并列设置于所述圆柱形管材的管壁上，相邻所述异形单壁波纹加强管30的中间空隙处为通过连续挤入熔融的塑料熔胶而形成的垂直于所述圆柱形管壁的加强立筋5，由于是采用两条所述异形单壁波纹加强管30，因此，本实施例中，所述加强立筋5的中心线与相邻所述异形条材1的所述翼片100相互搭接融合成型部10的中心线重合。

本发明的目的还在于提供一种连续缠绕增强波纹管材的制造方法，包括以下步骤：

a)、第一挤塑机构挤出由多个异形条状塑料通过相邻边缘的对接翼片依次相互搭接而形成的螺旋缠绕型管状体，并经压轮机构将各相邻边缘压紧熔接形成圆柱形管壁；

b)、第二挤塑机构挤出螺旋缠绕状的增强粘接层跨压于步骤a)形成的相邻边缘融合缝所在部位之上；

c)、制作螺旋缠绕状的一条异形单壁波纹加强管跨压于步骤b)形成的增强粘接层之上；

d)：第三挤塑机构挤出螺旋缠绕状的外加强层跨压于步骤c)形成的异形单壁波纹加强管之上，并经压轮机构与步骤a)形成的圆柱形管壁相粘接。

进一步的，当所述异形单壁波纹加强管为两条以上时，在通过步骤c)制作并列的异形螺旋缠绕状的异形单壁波纹加强管跨压于步骤b)形成的增强粘接层之上后，所述方法还包括以下步骤：

通过第四挤塑机构连续地挤出熔融的塑料熔胶挤入到相邻的两条异形单壁波纹加强管中间的间隙，并用设置于成型滚筒外周并在对应部位处带有相应凹槽结构的压轮对相邻的两个异形单壁波纹加强管进行碾压，向已挤入塑料融胶的空隙旁的两个相邻的异形单壁波纹加强管施加相向的压力使相邻的异形单壁波纹加强管紧密融合在一起并在融合部分形成加强立筋。

制备本发明上述结构形式的连续缠绕增强波纹管材，可以通过四套相互配合的挤出机及其相应的辅助设备进行。

参见图10所示，首先第一塑料挤出机11经与其配套的型材模具12挤出熔融的塑料异形带材的坯料，塑料异形带材连续有规律的并排螺旋缠绕在成型滚筒01上的辊轴011上，成型滚筒01的直径对应成型管材的直径，经压轮21碾压定型形成圆柱形管材本体。与此同时第二挤出机31经与其配套的型材模具32连续不断地挤出片材，该片材连续有规律的螺旋缠绕在圆柱形管材本体上形成增强粘接层；同时做同样螺旋缠绕形式的一条或两条以上异形单壁波纹加强管再经过辅助设备41、42跨压于增强粘接层之上；同时第三挤出机51经与其配套的型材模具52连续不断地挤出熔融的塑料熔胶到相邻两条异形单壁波纹加强管中间空隙处形成加强立筋(如果是一条波纹管则此步省去)；同时第四挤出机61经与其配套的型材模具62连续不断地挤出做同样螺旋缠绕形式的条状片材跨压于异形单壁波纹加强管之上，经过压轮71碾压定型并与第一步形成的实壁圆柱形管材本体的管壁相粘接。如此随着成型滚筒上受链轮驱动旋转辊轴不断旋转，连续生产出连续缠绕增强波纹管材。

设置于大型成型滚筒01外周对应部位的压轮机构根据需要可以是两个或两个以上，可以通过改变压轮上凹槽结构形式，逐步压紧异形单壁波纹加强管，使中间增强粘接层在挤压过程中与圆柱形管材本体和异形单壁波纹加强管更加紧密粘接在一起。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种连续缠绕增强波纹管材，其特征在于，包括由多个两侧具有对接翼片的螺旋缠绕的异形条材通过所述翼片相互搭接融合成型的连续实壁圆柱形管材本体，所述圆柱形管材本体的管壁上螺旋环绕有多个中空加强筋，每一所述中空加强筋包括通过增强粘接层螺旋环绕设置于所述圆柱形管材本体的管壁上的至少一条异形单壁波纹加强管以及螺旋环绕跨压于异形单壁波纹加强管之上且两端与所述圆柱形管材本体的管壁相粘接的外加强层；所述中空加强筋的中心线与相邻所述异形条材的所述翼片的相互搭接融合成型部的中心线重合。

2.根据权利要求1所述连续缠绕增强波纹管材，其特征在于，当所述异形单壁波纹加强管为两条以上，所述异形单壁波纹加强管通过所述增强粘接层并列设置于所述圆柱形管材本体的管壁上，相邻所述异形单壁波纹加强管的中间空隙处为通过连续挤入熔融的塑料熔胶而形成的垂直于所述圆柱形管材本体的管壁的加强立筋。

3.一种连续缠绕增强波纹管材的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

a)、第一挤塑机构挤出由多个异形条状塑料通过相邻边缘的对接翼片依次相互搭接而形成的螺旋缠绕型圆柱形管状体，并经压轮机构将各相邻边缘压紧熔接形成圆柱形管材本体；

b)、第二挤塑机构挤出螺旋缠绕状的增强粘接层跨压于步骤a)形成的相邻边缘融合缝所在部位之上；

c)、制作螺旋缠绕状的一条异形单壁波纹加强管跨压于步骤b)形成的增强粘接层之上；

d)：第三挤塑机构挤出螺旋缠绕状的外加强层跨压于步骤c)形成的异形单壁波纹加强管之上，并经压轮机构与步骤a)形成的圆柱形管材本体的管壁相粘接。

4.根据权利要求3所述的连续缠绕增强波纹管材的制造方法，其特征在于，当所述聚丙烯单壁波纹管为两条以上时，在通过步骤c)制作并列的螺旋缠绕状的异形单壁波纹加强管跨压于步骤b)形成的增强粘接层之上后，所述方法还包括以下步骤：

通过第四挤塑机构连续地挤出熔融的塑料熔胶挤入到相邻的两条异形单壁波纹加强管中间的间隙，并用设置于成型滚筒外周并在对应部位处带有相应凹槽结构的压轮对相邻的两个异形单壁波纹加强管进行碾压，向已挤入塑料融胶的空隙旁的两个相邻的异形单壁波纹加强管施加相向的压力使相邻的异形单壁波纹加强管紧密融合在一起并在融合部分形成加强立筋。