CN104786461A - 一种增强热塑性塑料管的制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种增强热塑性塑料管的制备工艺，该制备工艺包括内管层、增强层及保护层的制备，包括送料、加热、挤出、牵引、缠绕、包覆、喷码、打标、切割、收卷、打包工艺步骤。螺杆挤出机筒和模具加热由三级六区加热阶段完成，所述缠绕与内管轴心线成50°-60°角度，呈带状材料双向交叉缠绕结构，由左螺旋缠绕层和右螺旋缠绕层组成。该制备工艺是一种生产效率高、成本低的增强热塑性塑料管的制备工艺。其承压能力可达32MPa，抗冲击能力可达130KJ/m²。

Description

一种增强热塑性塑料管的制备工艺

技术领域

本发明涉及一种管材制造技术领域，特别是一种增强热塑性塑料管的制备工艺。 

背景技术

随着管道运输的不断发展，被输送物料已扩大到固体、固-液、气-液和含硫高粘物料，特别是油气田、化工、电力、矿山、煤矿、航道疏浚等领域，对管道的性能更有特殊要求。要设计制造一种适应野外各种复杂地形及环境条件，具有抗冲击、耐腐蚀、重量轻、抗结垢、低摩阻、耐低温综合力学性能的高承压复合管材，除了合理设计管材结构、选用高质量材料、合理成分配比外，其管材制备工艺同样是决定和提高管材各项性能的关键因素。现有热塑性塑料管材的制备工艺存在如下缺点，1.增强层缠绕间隙大（8.0-15.0D），承压能力低于3.5MPa；2.覆塑增强带的加热，采用灯管加热，增强带缠绕后加热不均匀，增强带中的粘接树脂不能充分熔融，层与层之间的粘接强度差，造成管材承压能力、抗冲击性能差；3.没有采用共挤模具挤出的工艺技术，所生产管材使用温度在65℃以下，耐腐蚀性能差，无法满足管道运输的不断发展的形势要求；4.管接头数量多，管米重质量大，增加管道工程安装难度，安装成本高。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有热塑性塑料管材制备工艺技术中的不足，提供“一种增强热塑性塑料管的制备工艺”。该制备工艺所制造的增强热塑性塑料管承压高、抗冲击、耐腐蚀、耐候性能好、壁厚薄、重量轻，该制备工艺是一种生产效率高、成本低的增强热塑性塑料管的制备工艺。 

为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：一种改进的增强热塑性塑料管，由内管层、增强层、保护层三层材料复合而成，所述内管层所用材质为PE80、PE100、HDPE、PERT中的一种，改性材料所用材质为PP、PA11、PA12、PEX或其他改性塑料中的一种，所述增强层为带状缠绕结构，所用材质为合成纤维、玻璃纤维、碳纤维、金属丝/绳中的一种，所述保护层所用材质为改性聚乙烯。该增强热塑性塑料管的制备工艺包括如下步骤： 

（一）.内管层制备 

（1）备料 

（2）送料：将内管层材料送入第一挤出机，将改性材料送入第二挤出机，均由真空吸料器送入； 

（3）加热：加热温度155－210℃，熔压保护阀值50MPa,； 

（4）共挤：加热温度195－240℃，螺杆挤出转速5－100r/min，主挤力矩保护阀值100%； 

（5）成型：真空定径、冷却、吹干、牵引，制成内管，冷却温度15－20℃，牵引速度0.5－5.00m/min，真空度为－0.02――0.05MPa。 

（二）增强层制备 

（1）缠绕：转速5－25.5r/min，带张力为阻尼电机输出力矩的20－50%，缠绕间隙0.2－0.5mm，管速度0.5－5m/min，; 

（2）加热：灯管预热温度180－200℃，高频加热高频输出电流143－330A，温度165－210℃。 

(三)保护层制备 

（1）送料：将保护层材料送入第三挤出机， 

（2）加热：加热温度155－210℃； 

（3）成型：包覆、冷却、吹干、牵引。 

（四）管材成型：喷码、打标、切割、收卷、打包。 

进一步的技术方案是，在上述步骤（一）（3）、（4）及（三）（2）中，螺杆挤出机筒和模具加热由三级六区加热阶段完成，机筒加热温度为，一级加热：1－6区，155－200℃，二级加热：1－6区，160－205℃，三级加热：1－6区，165－210℃，模具加热温度为，一级加热：1－6区，195－230℃，二级加热：1－6区，200－235℃，三级加热：1－6区，205－240℃。 

进一步的技术方案是，在上述步骤（二）（1）中，所述缠绕与内管轴心线成50°-60°角度，呈带状材料双向交叉缠绕结构，由左螺旋缠绕层和右螺旋缠绕层组成。 

采用本发明制备方法生产的增强热塑性塑料管与现有技术相比，具有如下优点： 

1.该制备工艺所制造的增强热塑性塑料管承压高、抗冲击、耐腐蚀、耐磨损、耐候耐温性能好、壁厚薄、重量轻，该制备工艺是一种生产效率高、成本低的增强热塑性塑料管的制备工艺。其承压能力可达32MPa，抗冲击能力可达130KJ/m²。 

2、本发明采用的制备工艺，因内管为共挤模具挤出式一体成型，不存在焊缝，不仅可以很好地承受内压，提高耐候耐温性能，而且生产效率高。 

3、通过设置缠绕结构壁的增强层和改性聚乙烯材料的保护层，本发明采用高强度钢丝绳高密度小间隙双向缠绕增强，有效提高了管材的环刚度，提高了管材的承受外压能力，在同一管径相同管重的条件下，管材的承压能力大大提高，使用可靠性强，适用范围广泛。 

4.本发明因内管为共挤模具挤出式一体成型工艺，可根据用户需求灵活添加相关的改性材料，以实现生产出抗静电、抗阻燃、耐腐蚀、耐气体渗透的多 种功能性管材。 

附图说明

图1是本发明的制备工艺流程图。 

具体实施方式

下面通过非限制性实施例，进一步阐述本发明，理解本发明。 

本发明设置有实施例1、实施例2、实施例3三组实施例。 

实施例1：生产管径为2.5寸增强热塑性塑料管。 

实施例2：生产管径为4寸增强热塑性塑料管。 

实施例3：生产管径为6寸增强热塑性塑料管。 

如图1所示，上述三组实施例的制备工艺包括如下步骤： 

（一）.内管层制备 

（1）备料 

（2）送料：将颗粒状的PE80材料送入第一挤出机，将颗粒状的改性PP材料送入第二挤出机，均由真空吸料器送入； 

（3）加热：对第一挤出机、第二挤出机所加入的原料同时加热，加热温度如表1、表2所示，熔体温度190℃，熔压保护阀值50MPa,； 

（4）共挤：加热温度如表3所示，螺杆挤出转速8.5－12r/min， 

（5）成型：融化后的共挤材料挤出并通过真空喷淋水箱的真空定径套，在－0.04MPa条件下水冷定型为内管，内管在喷淋水槽中继续冷却成型，冷却温度16℃，第一冷风机将从喷淋水槽中取出来的共挤内管的表面吹干，第一牵引机连续稳定的牵引共挤内管，完成内管产品成型。 

（二）增强层制备 

（1）缠绕：缠绕机采用钢丝合股成绳制成的覆塑增强带，以阻尼电机输出力矩的30%张力，采用双向交叉、高密度小间隙（间隙为0.2－0.5mm）缠绕方式缠绕在内管外层上。钢丝绳采用的是经镀锌处理的抗拉强度为1870-2600MPa 的高强度碳素钢丝绳。缠绕机主轴转速2.55－12.2r/min，速度0.8－2m/min; 

（2）加热,：首先灯管加热机对钢丝合股成绳制成的覆塑增强带进行预热处理，灯管预热温度190℃,继而高频加热机加热，高频输出电流为195A，温度为175℃，使增强层中的粘接树脂融化以保证增强层与内管的粘接强度。 

(三)保护层制备 

（1）送料：将改性高密度聚乙烯送入第三挤出机； 

（2）加热：加热温度如表1所示； 

（3）成型：第三挤出机将融化的改性高密度聚乙烯，通过外层模具包覆在缠绕好的、经过高频加热后的增强层外面，包覆过程中，包覆机头的真空度为－0.01MPa，包覆好的增强热塑性塑料管在第二喷淋水槽中喷淋进一步冷却成型，第二冷风机进而用冷风将从水槽中取出来的管材的表面吹干，第二牵引机以1m/min牵引速度连续稳定的牵引增强热塑性塑料管材。 

（四）管材成型：喷码、打标、切割、收卷、打包。 

经喷码、打标，切割机对制好后的增强热塑性塑料管材进行切割，收卷机将增强热塑性塑料管盘绕在卷盘上，打包出厂。 

实施例1、实施例2、实施例3三组实施例制备工艺的参数如表1、表2、表3、表4所示： 

表1：第一挤出机、第三挤出机加热工艺 

机筒1区

机筒2区

机筒3区

机筒4区

机筒5区

机筒6区

一级加热

160℃

160℃

170℃

175℃

180℃

185℃

二级加热

165℃

165℃

175℃

180℃

185℃

190℃

三级加热

170℃

170℃

180℃

185℃

190℃

195℃

表2：第二挤出机加热工艺 

机筒1区

机筒2区

机筒3区

机筒4区

机筒5区

机筒6区

一级加热

170℃

170℃

180℃

185℃

190℃

195℃

二级加热

175℃

175℃

185℃

190℃

195℃

200℃

三级加热

180℃

180℃

190℃

195℃

200℃

205℃

表3：共挤模具加热工艺 

表4缠绕工艺参数 

表5挤出工艺参数 

本发明以上实施例所设计、制备的增强热塑性塑料管经本公司检测中心按照柔性复合高压输送管SY/T6662.2-2012《石油天燃气工业用非金属复合管第2部分柔性复合高压输送管》行业标准进行检测，检测报告如下： 

一.纵向回缩率 

试验标准:GB/T6671--2001。 

纵向回缩率检测结果 

二、短期静水压强度 

试验标准:GB/T6111-2003；检验设备：XGNB-20/100M型非金属管材耐压、爆破试验机。 

短期静水压强度检测结果 

三.爆破强度试验标准:GB/T15560-1995；检验设备：XGNB-20/100M型非金属管材耐压、爆破试验机。 

水压爆破强度检测结果 

四、耐化学性能 

参考SY/T6662-2006《石油天然气工业用钢骨架增强聚乙烯复合管》进行了化学介质浸泡试验。试验是将本发明制备的增强热塑性塑料管试样分别在相应溶液中浸泡94小时，再检查观察变化情况,结果为：试样无龟裂、变粘、异状等现象，且其质量变化量符合标准要求。 

耐化学腐蚀试验结果 

通过以上的实施例及力学性能检测，本发明制备的增强热塑性塑料管与现热塑性塑料管相比，具有高承压、耐腐蚀、高抗冲、耐磨损、抗结垢、低摩阻、耐低温等特点，其承压能力可达32MPa，抗冲击能力可达130KJ/m²，该制备工艺是一种生产效率高、成本低的增强热塑性塑料管的制备工艺。 

Claims (3)

1.一种改进的增强热塑性塑料管，由内管层、增强层、保护层三层材料复合而成，所述内管层所用材质为PE80、PE100、HDPE、PERT中的一种，改性材料所用材质为PP、PA11、PA12、PEX中的一种，所述增强层为带状缠绕结构，所用材质为合成纤维、玻璃纤维、碳纤维、金属丝/绳中的一种，所述保护层所用材质为改性聚乙烯，其特征在于，该增强热塑性塑料管的制备工艺包括如下步骤： 

（一）.内管层制备 

（1）备料 

（2）送料：将内管层材料送入第一挤出机，将改性材料送入第二挤出机，均由真空吸料器送入； 

（3）加热：加热温度155－210℃，熔压保护阀值50MPa,； 

（4）共挤：加热温度195－240℃，螺杆挤出转速5－100r/min，主挤力矩保护阀值100%； 

（5）成型：真空定径、冷却、吹干、牵引，制成内管，冷却温度15－20℃，牵引速度0.5－5.00m/min，真空度为－0.02――0.05MPa； 

（二）增强层制备 

（1）缠绕：转速5－25.5r/min，带张力为阻尼电机输出力矩的20－50%，缠绕间隙0.2－0.5mm，管速度0.5－5m/min，; 

（2）加热：灯管预热温度180－200℃，高频加热高频输出电流143－330A，温度165－210℃； 

(三)保护层制备 

（1）送料：将保护层材料送入第三挤出机， 

（2）加热：加热温度155－210℃； 

（3）成型：包覆、冷却、吹干、牵引； 

（四）管材成型：喷码、打标、切割、收卷、打包。 

2.根据权利要求1所述的一种增强热塑性塑料管的制备工艺，其特征在于，在上述步骤（一）（3）、（4）及（三）（2）中，螺杆挤出机筒和模具加热由三级六区加热阶段完成，机筒加热温度为，一级加热：1－6区，155－200℃，二级加热：1－6区，160－205℃，三级加热：1－6区，165－210℃，模具加热温度为，一级加热：1－6区，195－230℃，二级加热：1－6区，200－235℃，三级加热：1－6区，205－240℃。 

3.根据权利要求1或2所述的一种增强热塑性塑料管的制备工艺，其特征在于，在上述步骤（二）（1）中，所述缠绕与内管轴心线成500-600角度，呈带状材料双向交叉缠绕结构，由左螺旋缠绕层和右螺旋缠绕层组成。