CN104948848A - 节能环保型复合管及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种节能环保型复合管及其制造方法，该复合管依次包括内层、增强层以及外包层。采用该方法制造的竹制节能环保型复合管，使用了竹材资源中利用率较低的部分，如小口径竹材、野生小竹丛、竹材加工剩余物，以及回收的废旧塑料，因而能够生产满足强度需求并且节能环保。
Description
技术领域
本发明涉及一种竹制节能环保型复合管及其制造方法。该竹制节能环保型复合管应用于农业灌溉、给排水、以及石油化工防腐等领域。
背景技术
目前农业灌溉、给排水及石油化工防腐场合中，常用的管道一般为水泥管、聚氯乙烯管、聚乙烯管、玻璃钢管等。经长期使用证实，上述常用管道因材料的不同而存在着不同的问题，比如传统水泥管成本低，但强度低，质量重，由于材质问题容易出现泄漏；合成树脂材料的管道，质量轻，耐腐蚀，但是强度和刚度水平较差，且均采用石油化工产品制造，污染环境；玻璃钢管的材料能耗过高。出于环保和节能的考虑，越来越需要一种节能环保、强度有保证的新型管道。
发明内容
本发明旨在提供一种能够生产满足强度需求并且节能环保的竹制节能环保型复合管及其该竹制节能环保型复合管的制造方法。
本发明所采用的技术方案是：一种节能环保型复合管，该节能环保型复合管包括由内向外依次设置的内层、增强层以及外包层；所述内层由塑料管道和竹炭纤维层组合而成；所述增强层由废旧塑料、无机填料、工业级硬脂酸、助剂和竹制材料组成；所述外层材料为贴覆有竹纤维无纺布的薄竹。
同时本发明还提供了制造该节能环保型复合管的方法，依次制备由内向外的内层、增强层、外包层，具体步骤如下：
内层制造：内层为内壁贴覆竹炭纤维层的塑料管道，该塑料管道采用喷熔成形，之后将竹炭纤维层贴覆到塑料管道内壁，形成内层；
增强层制造：为竹塑复合层，利用小口径竹材、野生小竹丛、竹材加工剩余物，碾压成纤维丝状后切割形成短纤维丝，所述短纤维丝的直径≤1mm，长度≤2cm；或者将小口径竹材、野生小竹丛、竹材加工剩余物经机械粉碎、研磨、分级制成50-500目的竹粉，备用；选用废旧塑料、改性剂，工业级硬脂酸，助剂，与短纤维丝或者竹粉经搅拌机充分搅拌混合之后，热挤出成形；
外包层材料制造：使用三年生毛竹，截断为500-800mm的竹段，去黄去青之后，将竹段剖成宽度为：1-4mm，厚度≤8mm的竹条，竹条干燥后涂胶组坯，形成竹方，竹方加压浸注之后，干燥至表面无明显水迹，再次浸入50-70℃温水中浸泡至少24小时，得到软化竹方，再根据加工需求对软化后竹方进行刨切，刨切所得薄竹厚度≤0.5mm，再将薄竹放入单板干燥机中干燥至含水率小于10％，涂胶后贴上含竹纤维的无纺布，再根据需要将贴覆无纺布后的薄竹逐层覆盖到增强层外壁。或者使得贴覆无纺布后的薄竹形成薄竹条，通过缠绕的方式覆贴在增强层外，形成外包层材料；
三层各自制造完成之后，组合成复合管道，组合步骤如下：
在内层内壁涂覆防水剂及防腐剂，外壁喷涂防水型胶粘剂后插入增强层内壁形成的管状空间之中，再施加压力使得内层与增强层粘合，粘合之后在增强层外壁涂覆树脂胶粘剂，将浸胶后的贴覆有无纺布的薄竹层逐层贴在增强层外壁，相邻两层之间的接口错开，直至厚度满足需要；或者利用旋转设备，转动粘合后的内层和增强层，同时将将浸胶后、并贴有无纺布的薄竹条逐层缠绕到增强层外壁，直至厚度满足需要；将初步成型的管道送入干燥设备中，加温到60-100℃，进行固化处理；
最后在外层上喷涂防水剂和防腐剂。
本发明的优点在于：充分利用竹材的各种优势，结合废旧塑料，形成符合强度要求的管道。一方面能够充分利用竹材加工的剩余物、竹枝丫等材料，另一方面，将废旧塑料变废为宝，并能充分利用各种材料的优势。
附图说明
图1为根据本发明竹制节能环保型复合管的剖面图。
图2为本发明中节能环保型复合管的制造方法的加工步骤图。
具体实施方式
如图1所示节能环保型复合管，包括由内向外依次设置的内层1、增强层2、外包层3。其中，内层由塑料管道和竹炭纤维层组合而成；增强层由废旧塑料、无机填料、工业级硬脂酸、助剂和竹制材料组成；外层材料为贴覆有竹纤维无纺布的薄竹。
另一方面，参照图2可知，本发明竹制的节能环保型复合管的制造方法，具体步骤如下：
内层制造：内层为内壁贴覆竹炭纤维层的塑料管道，该塑料管道采用喷熔成形，之后将竹炭纤维层贴覆到塑料管道内壁，形成内层；
增强层制造：为竹塑复合层，利用小口径竹材、野生小竹丛、竹材加工剩余物，碾压成纤维丝状后切割形成短纤维丝，所述短纤维丝的直径≤1mm，长度≤2cm；或者将小口径竹材、野生小竹丛、竹材加工剩余物经机械粉碎、研磨、分级制成50-500目的竹粉，备用；选用废旧塑料、改性剂，工业级硬脂酸，助剂，与短纤维丝或者竹粉经搅拌机充分搅拌混合之后，送入双螺旋杆挤出机对初混合的物料在220℃下挤出造粒，对造粒后的物料进行烘干，再投入管材挤出机，挤出增强层；
外包层材料制造：使用三年生毛竹，截断为500-800mm的竹段，去黄去青之后，将竹段剖成宽度为：1-4mm，厚度≤8mm的竹条，竹条干燥后涂胶组坯，形成竹方，竹方加压浸注之后，干燥至表面无明显水迹，再次浸入50-70℃温水中浸泡至少24小时，得到软化竹方，再根据加工需求对软化后竹方进行刨切，刨切所得薄竹厚度≤0.5mm，再将薄竹放入单板干燥机中干燥至含水率小于10％，涂胶后贴上含竹纤维的无纺布，再根据需要将贴覆无纺布后的薄竹逐层覆盖到增强层外壁，或者使得贴覆无纺布后的薄竹形成薄竹条，通过缠绕的方式覆贴在增强层外，形成外包层材料；
三层各自制造完成之后，组合成复合管道，组合步骤如下：
在内层内壁涂覆防水剂及防腐剂，外壁喷涂防水型胶粘剂后插入增强层内壁形成的管状空间之中，再施加压力使得内层与增强层粘合，粘合之后在增强层外壁涂覆树脂胶粘剂，将浸胶后的贴覆有无纺布的薄竹层逐层贴在增强层外壁，相邻两层之间的接口错开，直至厚度满足需要；或者利用旋转设备，转动粘合后的内层和增强层，同时将浸胶后、并贴有无纺布的薄竹条逐层缠绕到增强层外壁，直至厚度满足需要；将初步成型的管道送入干燥设备中，加温到60-100℃，进行固化处理；
最后在外层上喷涂防水剂和防腐剂。
其中内层制造中所采用的塑料管道的材料选自聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯。
增强层制造中所使用的废旧塑料包括回收的废旧PVC、PE、PP；所选用的无机填料选自：碳酸钙、硅灰石、高岭土、滑石粉中的一种或多种；所选用的助剂为防霉剂或阻燃剂。
竹方加压浸渍的液体为水、含有渗透剂或软化剂的水溶液。
增强层外涂覆的胶粘剂以及薄竹层所浸的胶为脲醛树脂胶粘剂、不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂或聚氨酯树脂中的一种。
内层制造中所使用的竹炭纤维层按照如下方式制备：选择三年生毛竹，炭化成竹炭之后，初步粉碎成块径为4-6cm的小块，再将小块竹炭进行三次粉碎，得到800目左右的竹炭粉，按照质量比例取30％-35％的竹炭粉与65-70％的涤纶切片经混合和常规方法进行混炼、拉丝进而制得竹炭纤维，再将竹炭纤维通过编织方式形成竹炭纤维层。竹炭纤维层可根据使用需要设置一层或多层，单层厚度≤1mm。
增强层各主要成分的质量比为，短纤维丝或竹粉：废旧塑料：改性剂：工业级硬脂酸：助剂＝60～90：30～60：12-20：5～10：5～10。挤出加工之时，管材挤出机各段温度不同，第一段温度为90℃，二段温度为160℃，三段温度为200℃，主机转速为60r/min。
在外层制造中，竹青竹黄可以使用传统的切削或者磨砂方式去除，传统的切削方式，较为浪费材料，但是去青去黄速度快；磨砂方式较为节省材料，且磨削下来的竹粉可以收集起来重复利用。加压浸注所需压力为0.4-0.6Mpa，时间为24-72h。刨切出来的薄竹可使用三聚氢胺树脂胶粘剂、改性脲醛树脂胶来贴覆无纺布。将薄竹层层叠至增强层外壁之前，或者缠绕到增强层外壁上之前，要使得薄竹层的竹面侧涂覆树脂胶泥，以便于层与层之间的贴合。
在内层内壁涂覆防水剂及防腐剂，外壁喷涂防水型胶粘剂后插入增强层内壁形成的管状空间之中，利用四面热压机，施加压力使得内层与增强层粘合，粘合之后在增强层外壁涂覆树脂胶粘剂，将浸胶后的贴覆有无纺布的薄竹层逐层贴在增强层外壁，相邻两层之间的接口错开，直至厚度满足需要；或者利用旋转设备，转动粘合后的内层和增强层，同时将将浸胶后、并贴有无纺布的薄竹条逐层缠绕到增强层外壁，直至厚度满足需要；将初步成型的管道送入干燥设备中，加温到60-100℃，进行固化处理；
最后在外层上喷涂防水剂和防腐剂。
组合过程中所采用的防水剂为有机硅防水剂，防腐剂为改性壳聚糖金属复合物防腐剂，防水型胶粘剂为改性酚醛树脂或氯丁橡胶树脂。为了使得薄竹层能够与增强层紧密贴合成型，可在内层形成的空腔中套入钢制内模以及在外包层外侧套上钢制外模，并同时在内模和外模上加压，帮助定型。
本申请中还包括了由上述分方法制得的竹制节能环保型复合管，依次包括由内向外包括内层、增强层、外包层。内层由塑料管道和竹炭纤维层组合而成；增强层由废旧塑料、无机填料、工业级硬脂酸、助剂和竹制材料组成；外层材料为贴覆有竹纤维无纺布的薄竹。
以上所述，仅为本发明专利较佳的具体实施方式，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明专利的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种节能环保型复合管，其特征在于，该节能环保型复合管包括由内向外依次设置的内层、增强层以及外包层；所述内层由塑料管道和竹炭纤维层组合而成；所述增强层由废旧塑料、无机填料、工业级硬脂酸、助剂和竹制材料组成；所述外层材料为贴覆有竹纤维无纺布的薄竹。
2.制造权利要求1节能环保型复合管的方法，包括依次制备由内向外的内层、增强层、外包层，其特征在于，所述内层包括作为本体的塑料管道和竹炭纤维层，所述竹炭纤维层贴覆在所述塑料管道的内壁，所述增强层为竹塑复合层；
所述制造方法包括以下步骤：
步骤一 内层制造：所述塑料管道采用喷熔成形，之后将所述竹炭纤维层贴覆到所述塑料管道内壁，形成所述内层；
步骤二 增强层制造：选用粉碎的废旧塑料、无机填料、工业级硬脂酸、助剂和竹制材料经搅拌机充分搅拌形成混合物料，然后送入双螺旋杆挤出机对所述混合物料在220℃下挤出造粒，对造粒后的物料进行烘干，再投入管材挤出机，挤出管状的增强层；所述竹制材料为短纤维丝和/或竹粉，所述短纤维丝为利用小口径竹材、野生小竹丛、竹材加工剩余物，碾压成纤维丝状后切割形成，所述短纤维丝的直径≤1mm，长度≤2cm；所述竹粉为将小口径竹材、野生小竹丛、竹材加工剩余物经机械粉碎、研磨，而获得的50-500目大小的粉末；
步骤三 外包层材料制造：使用三年生毛竹，截断为500-800mm的竹段，去黄去青之后，将竹段剖成宽度为1-4mm，厚度≤8mm的竹条，竹条干燥后涂胶组坯，形成竹方，竹方加压浸注之后，干燥至表面无明显水迹，再次浸入50-70℃温水中浸泡至少24小时，得到软化竹方，再根据加工需求对软化后竹方进行刨切，刨切所得薄竹厚度≤0.5mm，再将薄竹放入单板干燥机中干燥至含水率小于10％，涂胶后贴上含竹纤维的无纺布，阴干后得到贴覆有无纺布的薄竹；
步骤四 三层各自制造完成之后，组合成复合管，组合方式如下：
在所述内层内壁涂覆防水剂及防腐剂，外壁喷涂防水型胶粘剂后插入所述增强层内壁形成的管状空间之中，再施加压力使得所述内层与所述增强层粘合，粘合之后在所述增强层外壁涂覆树脂胶粘剂，将经过浸胶处理后的贴覆有无纺布的薄竹逐层贴在所述增强层外壁，相邻两层之间的接口错开，直至厚度满足需要；将初步成型的复合管送入干燥设备中，加温到60-100℃，进行固化处理；
最后在所述外包层的最外层上喷涂防水剂和防腐剂。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述塑料管道的材料选自聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述废旧塑料包括回收的废旧PVC、PE、PP；所述无机填料选自碳酸钙、硅灰石、高岭土、滑石粉中的一种或多种；所述助剂为防霉剂和/或阻燃剂。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述竹方加压浸渍中所使用的液体为水、含有渗透剂或软化剂的水溶液。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述增强层外涂覆的胶粘剂以及所述薄竹所浸的胶为脲醛树脂胶粘剂、不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂或聚氨酯树脂中的一种。
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