CN105034339B - 一种连续纤维多层缠绕热塑性复合管道的加工方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连续纤维多层缠绕热塑性复合管道的加工方法及设备包括连续长纤维浸渍带、用于安装和控制热塑性塑料内管轴向及圆周运动的控制装置、用于输送熔融塑料的熔体供给装置；熔体供给装置前端装有一平缝模头；缠绕过程中，内管旋转同时沿轴线移动，加压辊通过加压进一步促进已缠绕的连续长纤维浸渍带同热塑性塑料内管间的层间全熔接，并通过后续的冷却风机冷却定型，完成单层缠绕，改变内管旋转方向，进行下一层缠绕，直到缠绕层数达到要求。熔体供给装置将熔体直接输送到连续长纤维浸渍带与连续长纤维浸渍带之间、连续长纤维浸渍带与热塑性塑料内管之间，起到“粘结剂”作用，有效提高了连续长纤维浸渍带层间的良好熔接。

Description

一种连续纤维多层缠绕热塑性复合管道的加工方法及设备

技术领域

本发明涉及高分子材料成型加工领域，尤其涉及一种连续纤维多层缠绕热塑性复合管道的加工方法及设备。

背景技术

相比于传统的金属管道，纤维增强塑料复合管道由于其抗腐蚀性强，使用寿命长，安装成本低，环境破坏小等特点，在石油、天然气等管道输送市场受到了广泛的关注，现今生产的纤维增强塑料复合管道分为两大类。

第一类是纤维增强热固性塑料复合管道，玻璃钢管是其典型的代表，热固性塑料在熔融状态下的黏度很低，容易实现纤维与基体塑料的均匀浸渍，缠绕时不需要加热，管道成型工艺简单，然而热固性塑料本身韧性差，难以成型可盘卷的连续长管供用户使用，此外，纤维增强热固性塑料复合管道无法进行回收再利用，生产应用受到了限制。

第二类是纤维增强热塑性塑料复合管道，热塑性塑料具有高热性和高损伤容限，所以纤维增强热塑性复合管道的抗冲击、耐疲劳等性能要高于纤维增强热固性复合管道，同时还存在着能够进行二次加工和回收再利用等优势，对于使用者来说具有巨大的吸引力。

不同于热固性复合管道，热塑性复合管道在缠绕过程中要始终保持浸渍带的熔融状态，而要保证制备的管道到达要求的强度，通常需要进行多层缠绕，常用的方法是浸渍带加热到熔融状态后层与层之间直接缠绕，由于连续纤维浸渍带的厚度很小，两者直接缠绕形成的粘结层很小，或者难免会因有连续纤维裸露在浸渍带表面，直接缠绕会造成两者纤维直接接触的区域根本没有粘结，导致层间的粘结不结实，对制品强度的提高效果有限，因此，研究新的连续纤维浸渍带层与层之间的粘结方式显示尤其必要。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种工艺简单、可靠的连续纤维多层缠绕热塑性复合管道的加工方法及设备。解决现有技术浸渍带与热塑性复合管道之间层间粘结不结实的技术问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种连续纤维多层缠绕热塑性复合管道的加工设备，包括连续长纤维浸渍带3、用于安装和控制热塑性塑料内管1轴向及圆周运动的控制装置5、用于输送熔融塑料的熔体供给装置6；

所述熔体供给装置6前端装有一平缝模头4，平缝模头4具有一上端面、一下弧形端面和一流道4-1，流道4-1连通该熔体供给装置6，平缝模头4的上端面与连续长纤维浸渍带3的端头接触并对其进行加热，平缝模头4的下弧形端面与热塑性塑料内管1的外壁面接触并对其进行加热；该平缝模头4用于将连续长纤维浸渍带3贴附、并缠绕在热塑性塑料内管1的外表面。

所述平缝模头4上方安装有一个用于牵引连续长纤维浸渍带3的牵引架7和控制连续长纤维浸渍带3张紧度的张力夹8。张力夹8调节经牵引架7牵引的连续长纤维浸渍带3以稳定的张力与热塑性塑料内管1缠绕成型，连续长纤维浸渍带3是通过平缝模头4的上端面(平面)进行加热，而热塑性塑料内管1则是平缝模头4的下弧形端面进行加热。

所述平缝模头4上安装有温度传感器4-2和压力传感器4-3。实际应用中该平缝模头4的流道4-1的宽度可适当小于连续长玻纤浸渍带的宽度，或者相等。

所述连续纤维多层缠绕热塑性复合管道的加工设备，还包括一个冷却风机9。

所述熔体供给装置6为螺杆式挤出机或者柱塞式挤出机。

所述加压辊2的表面为圆弧面，压力辊2用于对贴附在热塑性塑料内管1圆周面上的连续长纤维浸渍带3施加压力，以增加连续长纤维浸渍带3与热塑性塑料内管1圆周面的粘结力度。

上连续纤维多层缠绕热塑性复合管道的加工方法如下：

步骤(1)牵引架7将连续长纤维浸渍带3的端头牵引至平缝模头4的上端面上，并进行加热，与此同时，平缝模头4的下弧形端面与热塑性塑料内管1的外壁面接触并对其进行加热；

步骤(2)熔体供给装置6输送塑化好的熔体到连续纤维浸渍带3的起始缠绕端与热塑性塑料内管1外周面之间，作为两者的粘结剂3-1，在对热塑性塑料内管1外周面的缠绕过程中，控制装置5控制热塑性塑料内管1旋转及逐渐轴线移动，直至该连续长纤维浸渍带3依次缠满整个热塑性塑料内管1的圆周面；

步骤(3)在缠绕过程中，加压辊2同时对已经缠绕在热塑性塑料内管1上的连续长纤维浸渍带3同步进行加压，以增加连续长纤维浸渍带3与热塑性塑料内管1圆周面的粘结力度；最后通过冷却风机9对缠绕完毕的热塑性塑料内管1部分进行冷却，使其定型；即可得到连续纤维多层缠绕热塑性复合管道。

本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：

本发明牵引架将连续长纤维浸渍带的端头牵引至平缝模头的上端面上，并进行加热，与此同时，平缝模头的下弧形端面与热塑性塑料内管的外壁面接触并对其进行加热；熔体供给装置输送塑化好的熔体(熔体材质为聚丙烯、聚乙烯或者聚氯乙烯等热塑性熔融塑料)到连续长纤维浸渍带的起始缠绕端与热塑性塑料内管外周面之间，作为两者的粘结剂，保证了连续长纤维浸渍带、粘结剂和热塑性塑料内管的塑料的充分融合。

本发明连续长纤维浸渍带在缠绕过程中，热塑性塑料内管旋转同时沿轴线移动，加压辊通过加压进一步促进已缠绕的连续长纤维浸渍带同热塑性塑料内管之间的层间全熔接，并通过后续的冷却风机冷却定型，完成单层缠绕，改变热塑性塑料内管的旋转方向，可进行下一层缠绕，直到缠绕层数达到要求。该工艺，可使长纤维浸渍带与热塑性塑料内管之间具有可靠的熔接，不仅设备、工艺简单，大大提高了产品的质量。

本发明熔体供给装置将熔体直接输送到连续长纤维浸渍带与连续长纤维浸渍带之间、连续长纤维浸渍带与热塑性塑料内管之间，起到“粘结剂”作用，有效提高了连续长纤维浸渍带层间的良好熔接。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为图1的侧视结构示意图。

图3为本发明平缝模头结构示意图。

图4为本发明连续纤维多层缠绕热塑性复合管道的剖面结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。

实施例

如图1至4所示。本发明连续纤维多层缠绕热塑性复合管道的加工设备，包括连续长纤维浸渍带3、用于安装和控制热塑性塑料内管1轴向及圆周运动的控制装置5、用于输送熔融塑料的熔体供给装置6；

所述熔体供给装置6前端装有一平缝模头4，平缝模头4具有一上端面、一下弧形端面和一流道4-1，流道4-1连通该熔体供给装置6，平缝模头4的上端面与连续长纤维浸渍带3的端头接触并对其进行加热，平缝模头4的下弧形端面与热塑性塑料内管1的外壁面接触并对其进行加热；该平缝模头4用于将连续长纤维浸渍带3贴附、并缠绕在热塑性塑料内管1的外表面。

所述平缝模头4还包括一个用于牵引连续长纤维浸渍带3的牵引架7和控制连续长纤维浸渍带3张紧度的张力夹8。

所述平缝模头4上安装有温度传感器4-2和压力传感器4-3。

所述连续纤维多层缠绕热塑性复合管道的加工设备，还包括一个冷却风机9。

所述熔体供给装置6为螺杆式挤出机或者柱塞式挤出机。

所述加压辊2的表面为圆弧面，压力辊2用于对贴附在热塑性塑料内管1圆周面上的连续长纤维浸渍带3施加压力，以增加连续长纤维浸渍带3与热塑性塑料内管1圆周面的粘结力度。

上连续纤维多层缠绕热塑性复合管道的加工方法如下：

步骤(1)牵引架7将连续长纤维浸渍带3的端头牵引至平缝模头4的上端面上，并进行加热，与此同时，平缝模头4的下弧形端面与热塑性塑料内管1的外壁面接触并对其进行加热；

步骤(2)熔体供给装置6输送塑化好的熔体到连续纤维浸渍带3的起始缠绕端与热塑性塑料内管1外周面之间，作为两者的粘结剂3-1，在对热塑性塑料内管1外周面的缠绕过程中，控制装置5控制热塑性塑料内管1旋转及逐渐轴线移动，直至该连续长纤维浸渍带3依次缠满整个热塑性塑料内管1的圆周面；

步骤(3)在缠绕过程中，加压辊2同时对已经缠绕在热塑性塑料内管1上的连续长纤维浸渍带3同步进行加压，以增加连续长纤维浸渍带3与热塑性塑料内管1圆周面的粘结力度；最后通过冷却风机9对缠绕完毕的热塑性塑料内管1部分进行冷却，使其定型；即可得到连续纤维多层缠绕热塑性复合管道。

平缝模头4的下弧形端面需耐摩擦，表面具有光洁度。模头平缝4的宽度要一般小于连续长纤维浸渍带的宽度。

连续长纤维浸渍带3可采用连续玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等中的一种经熔融浸渍、粉末浸渍、混纤纱浸渍或者反应浸渍等方法制成。

热塑性塑料内管1的材料为聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯或者等热塑性塑料。

连续长纤维浸渍带3浸渍的基体材料可以与热塑性塑料内管1为同一材料，也可以是与其相容性好的材料。

如上所述，便可较好地实现本发明。

本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种连续纤维多层缠绕热塑性复合管道的加工设备，其特征在于：包括连续长纤维浸渍带(3)、用于安装和控制热塑性塑料内管(1)轴向及圆周运动的控制装置(5)、用于输送熔融塑料的熔体供给装置(6)；

所述熔体供给装置(6)前端装有一平缝模头(4)，平缝模头(4)具有一上端面、一下弧形端面和一流道(4-1)，流道(4-1)连通该熔体供给装置(6)，平缝模头(4)的上端面与连续长纤维浸渍带(3)的端头接触并对其进行加热，平缝模头(4)的下弧形端面与热塑性塑料内管(1)的外壁面接触并对其进行加热；该平缝模头(4)用于将连续长纤维浸渍带(3)贴附、并缠绕在热塑性塑料内管(1)的外表面。

2.根据权利要求1所述连续纤维多层缠绕热塑性复合管道的加工设备，其特征在于：所述平缝模头(4)上方安装有一个用于牵引连续长纤维浸渍带(3)的牵引架(7)和控制连续长纤维浸渍带(3)张紧度的张力夹(8)。

3.根据权利要求2所述连续纤维多层缠绕热塑性复合管道的加工设备，其特征在于：所述平缝模头(4)上安装有温度传感器(4-2)和压力传感器(4-3)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述连续纤维多层缠绕热塑性复合管道的加工设备，其特征在于：所述连续纤维多层缠绕热塑性复合管道的加工设备，还包括一个冷却风机(9)。

5.根据权利要求4所述连续纤维多层缠绕热塑性复合管道的加工设备，其特征在于：所述熔体供给装置(6)为螺杆式挤出机或者柱塞式挤出机。

6.根据权利要求4所述连续纤维多层缠绕热塑性复合管道的加工设备，其特征在于：所述连续纤维多层缠绕热塑性复合管道的加工设备，还包括一个表面为圆弧面的加压辊(2)，加压辊(2)用于对贴附在热塑性塑料内管(1)圆周面上的连续长纤维浸渍带(3)施加压力，以增加连续长纤维浸渍带(3)与热塑性塑料内管(1)圆周面的粘结力度。

7.采用权利要求1至6中任一项所述连续纤维多层缠绕热塑性复合管道的加工设备用于加工连续纤维多层缠绕热塑性复合管道的方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤(1)：牵引架(7)将连续长纤维浸渍带(3)的端头牵引至平缝模头(4)的上端面上，并进行加热，与此同时，平缝模头(4)的下弧形端面与热塑性塑料内管(1)的外壁面接触并对其进行加热；

步骤(2)：熔体供给装置(6)输送塑化好的熔体到连续长纤维浸渍带(3)的起始缠绕端与热塑性塑料内管(1)外周面之间，作为两者的粘结剂(3-1)，在对热塑性塑料内管(1)外周面的缠绕过程中，控制装置(5)控制热塑性塑料内管(1)旋转及逐渐轴向移动，直至该连续长纤维浸渍带(3)依次缠满整个热塑性塑料内管(1)的圆周面；

步骤(3)：在缠绕过程中，加压辊(2)同时对已经缠绕在热塑性塑料内管(1)上的连续长纤维浸渍带(3)同步进行加压，以增加连续长纤维浸渍带(3)与热塑性塑料内管(1)圆周面的粘结力度；最后通过冷却风机(9)对缠绕完毕的热塑性塑料内管(1)部分进行冷却，使其定型。

8.一种由权利要求7所述的方法获得的一种具有表面依次包覆有粘结层、连续长纤维浸渍带(3)的热塑性复合管道。