CN104747826A - 纤维增强热塑性复合材料管的制造方法 - Google Patents

纤维增强热塑性复合材料管的制造方法 Download PDF

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侯金平
徐献忠
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    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L11/00—Hoses, i.e. flexible pipes
    • F16L11/02—Hoses, i.e. flexible pipes made of fibres or threads, e.g. of textile which may or may not be impregnated, or provided with an impermeable layer, e.g. fire-hoses
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    • F16L11/00—Hoses, i.e. flexible pipes
    • F16L11/04—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics
    • F16L11/10—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with reinforcements not embedded in the wall

Abstract

本发明公开一种纤维增强热塑性复合材料管的制造方法，其中纤维可以是玻璃纤维，芳纶纤维，碳纤维，植物纤维等，统称增强纤维，包括以下步骤：a.先挤压出热塑性内管；b.然后在热塑性内管上缠绕增强纤维与热塑性纤维混合构成纤维增强层；c.加热使热塑性纤维熔化，将纤维及内管连接在一起；d.最后再挤压热塑性外管。本发明在热塑性内管上缠绕纤维和一定比例的热塑性材料纤维，并且将缠绕物加热到一定温度使热塑性纤维熔化，将增强纤维及内管连接在一起，然后再在纤维层外面挤压出外管，这样纤维之间，纤维与内外管之间都充分地粘结在一起，有效地提高了纤维的增强效果。从而可以将管的壁厚降低30-60%，大大地减少了成本及重量。

Description

纤维增强热塑性复合材料管的制造方法
技术领域
本发明属于复合材料领域，涉及纤维增强的热塑性复合材料管的制造方法， 其中包括聚乙烯，聚氯乙烯， 尼龙，等热塑性材料。
背景技术
热塑性管材， 比如PVC管，PV管等，解决了钢管重量大、不耐腐蚀及玻璃钢管韧性差的问题，然而纯热塑性管材存在着管壁太厚、成本过高、价格随油价波动，当管内压力达到一定高度时，管壁易发生蠕变等一系列问题。增强纤维， 比如玻璃纤维，碳纤维，芳纶纤维，以及植物纤维等具有高强度和高刚度，如果与热塑性材料形成复合材料，就可以增加管的强度和刚度解决蠕变问题，同时减小壁厚。 但是因为制造过程的困难性，目前只有短切纤维增强的聚乙烯管材，但这远远没有充分利用增强纤维的材料优势。本发明的发明人之前也提出了用玻璃纤维线，带及管状织物增强的聚乙烯管的制造方法，但并没有解决纤维之间以及纤维与热塑性管材之间的结合问题，当纤维的层数或体积比增加时，生产过程就变得非常复杂。
 
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足提供一种纤维增强热塑性复合材料管的制造方法，具体的说就是在管壁中间内管上缠绕增强纤维和一定比例的热塑性材料纤维，并且将缠绕物加热到一定温度使热塑性纤维熔化，将增强纤维及内管连接在一起， 然后再在纤维层外面挤压出外管，这样增强纤维之间， 增强纤维与内外管之间都充分地粘结在一起，有效地提高了增强纤维的增强效果。从而可以将管的壁厚降低30-60%，大大地减少了成本及重量。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种纤维增强热塑性复合材料管的制造方法，包括以下步骤：a.先挤压出热塑性内管；b.然后在热塑性内管上缠绕增强纤维与热塑性纤维混合构成纤维增强层；c.加热使热塑性纤维熔化，将增强纤维及内管连接在一起； d.最后再挤压热塑性外管。
上述纤维增强热塑性复合材料管的制造方法，所述纤维增强层中热塑性纤维的体积百分比为30-50%。
上述纤维增强热塑性复合材料管的制造方法，纤维增强层是由增强纤维线与热塑性纤维线以热塑性内管轴线呈一定角度均匀缠绕构成。
上述纤维增强热塑性复合材料管的制造方法，纤维增强层由增强纤维线与热塑性纤维线的混纺带状织物与热塑性内管轴线呈一定角度缠绕构成。
上述纤维增强热塑性复合材料管的制造方法，纤维增强层是由增强纤维线与一定比例的热塑性纤维编织成的混纺布包裹在热塑性内管上构成的。
上述纤维增强热塑性复合材料管的制造方法，纤维增强层是由增强纤维线与一定比例的热塑性纤维纺织的混纺管状织物套设在热塑性内管上构成的。
上述纤维增强热塑性复合材料管的制造方法，所述热塑性纤维由聚乙烯、尼龙、聚丙烯、聚丙乙烯、聚氯乙烯中的任一种热塑性材料制备而成。
上述纤维增强热塑性复合材料管的制造方法，所述热塑性内管和热塑性外管由热塑性材料制成。
上述纤维增强热塑性复合材料管的制造方法，所述热塑性材料包括聚乙烯、尼龙、聚丙烯、聚丙乙聚或聚氯乙烯中的任一种或至少两种混合物。
采用上述技术方案，本发明有以下优点：本发明在热塑性管壁中间缠绕一层或多层纤维布或纤维线，或者纤维管状织物，使管的壁厚降低至原来的一半，同时因为主要载荷由增强纤维材料承担，热塑性材料承受的应力大幅度减小，从而解决了热塑性材料的蠕变问题。该纤维增强的热塑性复合材料管可以用于给水排水管道，输油管道，也可以用于煤矿瓦斯排放管等。    
附图说明
图1是本发明第一种结构示意图。
图2是本发明第二种结构示意图。
图3是本发明第三种结构示意图。
图4是本发明第四种结构示意图。
具体实施方式
一种纤维增强热塑性复合材料管的制造方法，包括以下步骤：a.先挤压出热塑性内管；b.然后在热塑性内管上缠绕纤维与热塑性纤维混合构成纤维增强层，所述纤维增强层中热塑性纤维的体积百分比为30-50%；c.加热使热塑性纤维熔化，将增强纤维及内管连接在一起； d.最后再挤压热塑性外管。
如图1所示，本发明的纤维增强层是由增强纤维线3与热塑性纤维线2以热塑性内管A轴线呈一定角度均匀缠绕构成，即一根或多根增强纤维线与一根或多根热塑性纤维线以同样的角度平行均匀缠绕在热塑性内管上。
如图2和图3所示，本发明的纤维增强层由增强纤维线与热塑性纤维线的混纺带状织物１、4与热塑性内管A轴线呈一定角度缠绕构成，混纺带状织物是由增强纤维线与热塑性纤维线单向、双向或者多向混纺成带状织物，然后用这种带状织物缠绕在热塑性内管上，   图2所示，混纺带状织物1是由增强纤维线3与热塑性纤维线2单向混纺成而成，如图3所示，混纺带状织物是由纤维线3与热塑性纤维线2多向混纺而成的方格带状织物。
本发明的纤维增强层是由增强纤维线与一定比例的热塑性纤维编织成的混纺布包裹在热塑性内管上构成的，即由增强纤维线与热塑性纤维线单向、双向或者多向混纺成混纺布，再将混纺布包裹在热塑性内管上。
如图4所示，本发明纤维增强层是由纤维线与一定比例的热塑性纤维纺织的混纺管状织物5套设在热塑性内管A上构成的，即由增强纤维线与热塑性纤维线单向、双向或者多向混纺成与热塑性内管相配的管状织物，编织在热塑性内管上。
本发明的增强纤维可以是无机纤维，也可以是有机纤维。其中无机纤维有：玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、晶须、石棉纤维及金属纤维等。有机纤维有：合成纤维如芳纶纤维、奥纶纤维、聚酯纤维、尼龙纤维、维尼纶纤维、聚丙烯纤维、聚酰亚胺纤维等；天然纤维如棉纤维、剑麻、瓜藤等。本发明可以选用上述增强纤维中的任一种或至少任两种的混合。
本发明的热塑性纤维由聚乙烯、尼龙、聚丙烯、聚丙乙烯、聚氯乙烯中的任一种热塑性材料或者至少任两种热塑性材料混合制备而成。
本发明的热塑性内管和热塑性外管由热塑性材料制成，其中热塑性材料包括聚乙烯、尼龙、聚丙烯、聚丙乙聚或聚氯乙烯中的任一种或至少两种混合物。

Claims (10)

1.一种纤维增强热塑性复合材料管的制造方法，包括以下步骤：a.先挤压出热塑性内管；b.然后在热塑性内管上缠绕增强纤维与热塑性纤维混合构成纤维增强层；c.加热使热塑性纤维熔化，将增强纤维及内管连接在一起； d.最后再挤压热塑性外管。
2.根据权利要求1所述的增强纤维增强热塑性复合材料管的制造方法，其特征在于：所述增强纤维增强层中热塑性纤维的质量百分比为30-50%。
3.根据权利要求1或2所述的纤维增强热塑性复合材料管的制造方法，其特征在于：纤维增强层是由增强纤维线与热塑性纤维线以热塑性内管轴线呈一定角度均匀缠绕构成。
4.根据权利要求1或2所述的纤维增强热塑性复合材料管的制造方法，其特征在于：纤维增强层由增强纤维线与热塑性纤维线的混纺带状织物与热塑性内管轴线呈一定角度缠绕构成。
5.根据权利要求1或2所述的纤维增强热塑性复合材料管的制造方法，其特征在于：纤维增强层是由增强纤维线与一定比例的热塑性纤维编织成的混纺布包裹在热塑性内管上构成的。
6.根据权利要求1或2所述的纤维增强热塑性复合材料管的制造方法，其特征在于：纤维增强层是由增强纤维线与一定比例的热塑性纤维纺织的混纺管状织物套设在热塑性内管上构成的。
7.根据权利要求1或2所述的纤维增强热塑性复合材料管的制造方法，其特征在于：所述增强纤维包括玻璃纤维，芳纶纤维，碳纤维，植物纤维中的任一种或多种。
8.根据权利要求1或2所述的纤维增强热塑性复合材料管的制造方法，其特征在于：所述热塑性纤维由聚乙烯、尼龙、聚丙烯、聚丙乙烯、聚氯乙烯中的任一种热塑性材料制备而成。
9.根据权利要求1或2所述的纤维增强热塑性复合材料管的制造方法，其特征在于：所述热塑性内管和热塑性外管由热塑性材料制成。
10.根据权利要求8所述的纤维增强热塑性复合材料管的制造方法，其特征在于：所述热塑性材料包括聚乙烯、尼龙、聚丙烯、聚丙乙聚或聚氯乙烯中的任一种或至少两种混合物。
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