CN105799190A - 一种纤维带增强热塑性树脂复合管道的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种纤维带增强热塑性树脂复合管道的制备方法，包括如下步骤：放卷出内层管芯；对内层管芯进行预热，并在内层管芯外表面喷涂耐高温粘结剂；将第一层纤维带缠绕在内层管芯的外表面上，同时对纤维带进行加热并挤压；依次对第二层、第三层及第四层纤维带进行缠绕并进行加热挤压；将缠绕完成的内层管芯进行收卷。本发明有益的效果是，生产的纤维带增强热塑性树脂复合管道各层纤维结合紧密，复合层与内层芯管结合牢固，工作压力大，耐腐蚀，安全性高等优点，而且本发明方法简单，设备结构设置合理，提高了生产效率，降低了生产成本。

Description

一种纤维带增强热塑性树脂复合管道的制备方法

技术领域

本发明涉及复合管道技术领域，具体涉及一种纤维带增强热塑性树脂复合管道的制备方法。

背景技术

石油行业目前所用的管道大部分采用的是金属管道，少部分玻璃钢管道，金属管道易被腐蚀，使用年限5年左右，而玻璃钢管道教脆，连接不方便，而且接头多，铺设成本高，在石油运输方面不便于大面积应用，因此需要开发耐腐蚀且使用寿命长的管道。内衬为塑料外层为单向连续纤维增强的复合管道就能够同时满足这样的要求，但是，目前这种复合管道的制备方法很少，都处于摸索的过程中，因此，需要设计合理的方法来制备这种复合管道。专利CN103501989A《用于制造连续复合材料管的方法、用于制造连续复合材料管的设备》提供了一种复合材料管的制备方法，但是该方法中先将多层纤维大缠绕在内衬管表面上，然后一次加热用压轮压成型，这种方法在实际制备复合管道的时候，会导致纤维带层与层之间粘结松散，结合不牢，降低了力学强度，因此产品性能不好。专利CN102225622B《一种新型复合管的生产装置及其挤出工艺》中提供了一种三层复合管道的生产工艺，但对第一层纤维带与内衬结合前并未采用粘结剂进行粘结，而且加热板对纤维带的预热效果没有热水风效果好，纤维带缠绕在内衬管上之后并为采用压轮压紧，这样会导致纤维带与内衬粘结不牢，而且装置的设计不利于多层纤维带的缠绕。专利CN103016856B《纤维网格带缠绕增强复合管及制备工艺和设备》中提供了一种纤维网格带复合管道的制备工艺，虽然采用了粘结树脂对内衬外表面进行喷涂，但是并未对纤维网格带进行压轮压紧，同样会导致各层纤维网格带之间粘结不牢。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种性能优异的复合管道制备方法，解决目前纤维带缠绕复合管道界面结合不好的缺陷。

所述的一种纤维带增强热塑性树脂复合管道的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

a.由放卷装置放卷出内层芯管；

b.通过第一预热/缠绕装置对步骤a放卷出的内层芯管进行预热，并由粘结剂喷涂装置在内层芯管外表面喷涂耐高温粘结剂；

c.通过第一预热/缠绕装置将第一层纤维带缠绕在步骤b得到的内层芯管外表面上，缠绕的同时用热吹风对第一层纤维带进行加热，缠绕后用压轮进行挤压；

d.在第一层纤维带缠绕完成后，通过第一中心定位架用第二缠绕装置进行第二层纤维带缠绕，第二层纤维带缠绕采用与缠绕第一层纤维带缠绕相反的方向进行缠绕，缠绕的同时用热吹风对第二层纤维带进行加热，缠绕后用压轮进行挤压；

e.在第二层纤维带缠绕完成后，通过第二中心定位架用第三缠绕装置进行第三层纤维带缠绕，第三层纤维带缠绕采用与缠绕第一层纤维带相同的方向缠绕，缠绕的同时用热吹风对第二层纤维带进行加热，缠绕后用压轮进行挤压；

f.在第三层纤维带缠绕完成后，通过第三中心定位架并第四缠绕装置进行第四层纤维带缠绕，第四层纤维带缠绕采用与缠绕第一层纤维带相反的方向缠绕，缠绕的同时用热吹风对第二层纤维带进行加热，缠绕后用压轮进行挤压；

g.将步骤f得到的缠绕4层纤维带的内层芯管由牵引装置牵引，并通过收卷装置进行收卷。

所述的一种纤维带增强热塑性树脂复合管道的制备方法，其特征在于步骤b中的第一预热/缠绕装置采用灯管短波红外加热方式加热，且灯管分布不均匀，采用下面多，上面少的方式分布，加热温度范围在250-400℃。

所述的一种纤维带增强热塑性树脂复合管道的制备方法，其特征在于放卷装置由电机控制张紧力，保证管道在牵引过程中处于水平状态。

所述的一种纤维带增强热塑性树脂复合管道的制备方法，其特征在于所述的第一中心定位架、第二中心定位架及第三中心定位架高度相同，保证复合管道处于同一水平位置。

所述的一种纤维带增强热塑性树脂复合管道的制备方法，其特征在于第二缠绕装置、第四缠绕装置的旋转方向均与第一预热/缠绕装置旋转方向相反，第三缠绕装置旋转方向与第一预热/缠绕装置旋转方向相同，四个缠绕装置的缠绕速度均相同，缠绕层数均为偶数层且根据不同的缠绕角度选择不同的纤维带宽度，保证纤维带刚好完整的包覆在管道表面，缠绕角度为40-90°。

所述的一种纤维带增强热塑性树脂复合管道的制备方法，其特征在于热吹风对纤维带加热温度为250-400℃。

所述的一种纤维带增强热塑性树脂复合管道的制备方法，其特征在于，所述的挤压是用压轮对纤维带进行挤压，同时纤维带进行缠绕时受张力控制，保证纤维带处于张紧状态，第一层纤维带、第二层纤维带、第三层纤维带及第四层纤维带的张力比例为100:90:80:70。

所述的一种纤维带增强热塑性树脂复合管道的制备方法，其特征在于第一层纤维带、第二层纤维带、第三层纤维带及第四层纤维带相同或不同，选自单向玻璃纤维带、碳纤维带、芳纶纤维带或玄武岩纤维带等中的一种或两种混杂的纤维带，每层纤维带宽度为20-100mm，厚度为0.15-0.3mm，纤维的质量含量为50-75%。

所述的一种纤维带增强热塑性树脂复合管道的制备方法，其特征在于，所述步骤b中的耐高温粘结剂为耐高温粘结剂多官能团环氧树脂体系。

通过采用上述技术，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1）本发明采用粘结剂喷涂装置使纤维带与内衬之间粘结牢固，采用热吹风装置加热并采用压轮挤压，增强了预热效果，同时使得纤维带层与层之间粘结更加牢固。生产方法简单，设备结构设置合理，提高了生产效率，降低了生产成本；

2）本发明通过采用内层芯层与复合层的紧密结合，不会出现分层的现象，相邻缠绕层采用反方向缠绕以及采用耐高温的粘连剂并且采用加热和挤压同时进行的方式，并进一步限定了缠绕时的技术参数，使得各纤维带层之间结合更加牢固，采用40-90°的缠绕角度，保证纤维带刚好完整的包覆在管道表面。采用该制备方法简单，高效且生产出的管道稳定性好。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的纤维带缠绕时热吹风及压轮示意图；

图3为本发明灯管分布示意图；

图中：11-第一预热/缠绕装置、12-第二缠绕装置、13-第三缠绕装置、14-第四缠绕装置、21-放卷装置、22-收卷装置、31-第一中心定位架、32-第二中心定位架、33-第三中心定位架、4-牵引装置、5-粘结剂喷涂装置、6-热吹风、7-纤维带、8-压轮、9-灯管、10-内衬塑料管道。

具体实施方式

下面参照说明书附图和实施例对本发明作进一步的补充说明。

如图1-3所示，本发明的一种纤维带增强热塑性树脂复合管道的制备方法，包括如下步骤：

a.由放卷装置21放卷出内层芯管，该放卷装置21由电机控制张紧力，保证管道在牵引过程中处于水平状态；

b.通过第一预热/缠绕装置11对步骤a放卷出的内层芯管进行预热，并由粘结剂喷涂装置5在内层芯管外表面喷涂耐高温粘结剂，耐高温粘结剂为耐高温粘结剂多官能团环氧树脂体系；所述第一预热/缠绕装置11采用灯管9短波红外加热方式加热，且灯管9分布不均匀，采用下面多，上面少的方式分布，加热温度范围在250-400℃；

c.通过第一预热/缠绕装置11将第一层纤维带缠绕在步骤b得到的内层芯管外表面上，缠绕的同时用热吹风6对第一层纤维带进行加热，缠绕后用压轮8进行挤压；

d.在第一层纤维带缠绕完成后，通过第一中心定位架31用第二缠绕装置12进行第二层纤维带缠绕，第二层纤维带缠绕采用与缠绕第一层纤维带缠绕相反的方向进行缠绕，缠绕的同时用热吹风6对第二层纤维带进行加热，缠绕后用压轮8进行挤压；

e.在第二层纤维带缠绕完成后，通过第二中心定位架32用第三缠绕装置13进行第三层纤维带缠绕，第三层纤维带缠绕采用与缠绕第一层纤维带相同的方向缠绕，缠绕的同时用热吹风6对第二层纤维带进行加热，缠绕后用压轮8进行挤压；

f.在第三层纤维带缠绕完成后，通过第三中心定位架33并第四缠绕装置14进行第四层纤维带缠绕，第四层纤维带缠绕采用与缠绕第一层纤维带相反的方向缠绕，缠绕的同时用热吹风6对第二层纤维带进行加热，缠绕后用压轮8进行挤压；

g.将步骤f得到的缠绕4层纤维带的内层芯管由牵引装置4牵引，并通过收卷装置22进行收卷。

上述第二缠绕装置12、第四缠绕装置14的旋转方向均与第一预热/缠绕装置11旋转方向相反，第三缠绕装置13旋转方向与第一预热/缠绕装置11旋转方向相同，四个缠绕装置的缠绕速度均相同，缠绕层数均为偶数层且根据不同的缠绕角度选择不同的纤维带宽度，保证纤维带刚好完整的包覆在管道表面，缠绕角度为40-90°；缠绕时热吹风6对纤维带加热温度为250-400℃，挤压是用压轮8对纤维带进行挤压，同时纤维带进行缠绕时受张力控制，保证纤维带处于张紧状态，第一层纤维带、第二层纤维带、第三层纤维带及第四层纤维带的张力比例为100:90:80:70，本发明中的第一层纤维带、第二层纤维带、第三层纤维带及第四层纤维带材料可以相同，也可以不同，四种纤维带选自单向玻璃纤维带、碳纤维带、芳纶纤维带或玄武岩纤维带等中的一种或两种混杂的纤维带，每层纤维带宽度为20-100mm，厚度为0.15-0.3mm，纤维的质量含量为50-75%。

如图1至3，本发明一种纤维带增强树脂复合管道的制备方法所用的设备包括依次设置的放卷装置21、第一预热/缠绕装置11、粘结剂喷涂装置5、第一中心定位架31、第二缠绕装置12、第二中心定位架32、第三缠绕装置13、第三中心定位架33、第四缠绕装置14、牵引装置4及收卷装置22。内衬塑料管道10从放卷装置21上牵出，经过第一预热/缠绕装置11先进行预热，预热后迅速用粘结剂喷涂装置5喷涂一层耐高温粘结剂，再用第一预热/缠绕装置11进行第一层纤维带缠绕，缠绕第一层纤维带后经过第一中心定位架31进入第二缠绕装置12，纤维带缠绕方向与第一预热/缠绕装置11相反，之后依次进入第二中心定位架32定位、第三缠绕装置13缠绕第三层纤维带、第三中心定位架33定位、第四缠绕装置14缠绕第四层纤维带，缠绕好的纤维带复合管道经过牵引装置4进行牵引，并由收卷装置22进行卷绕收集。

放卷装置21由电机控制张紧力，保证管道在牵引过程中处于水平状态。采用灯管9短波红外加热方式，灯管9上下分布不均匀，下方的灯管9分布多于上方的灯管9，保证整个加热腔内温度分布均匀。粘结剂喷涂装置5喷出的粘结剂为含多官能团环氧树脂体系的耐高温粘结剂。第二缠绕装置旋转方向与第一预热/缠绕装置11旋转方向相反，第三缠绕装置13旋转方向与第一预热/缠绕装置11旋转方向相同，第四缠绕装置14旋转方向与第二缠绕装置12旋转方向相同，保证相邻旋转机械旋转方向相反，同时缠绕纤维带层数为偶数层，根据不同的缠绕角度选择不同的纤维带宽度，保证纤维带刚好完整的包覆在管道表面。第一预热/缠绕装置11、第二缠绕装置12、第三缠绕装置13及第四缠绕装置14的纤维带在缠绕时，用热吹风装置6对纤维带进行加热，当纤维带缠绕的管道上时，用压轮8对纤维带进行挤压，使得纤维带粘结更紧密，同时纤维带进行缠绕时受一定的张力控制，保证纤维带处于张紧状态。所用的纤维带为玻璃纤维带、碳纤维带、芳纶纤维带、玄武岩纤维带中的一种或两种混杂的纤维带。

实施例一：

在本实施例中，本发明公开的一种纤维带增强热塑性树脂复合管道的制备方法，内层芯管由放卷装置21放卷，先通过第一预热/缠绕装置11预热，并由粘结剂喷涂装置5喷涂耐高温粘结剂，然后再将纤维带缠绕在内层芯管上，缠绕时用热吹风6的形式对纤维带7进行加热，缠绕后用压轮8进行挤压，缠绕第一层后依次通过第一中心定位架31，第二缠绕装置12进行第二层缠绕，同样对纤维大加热并挤压，第二缠绕装置12旋转方向与第一预热/缠绕装置11相反，速度相同，缠绕第二层纤维带后通过第二中心定位架32，第三缠绕装置13进行缠绕，第三缠绕装置13的旋转方向与第一预热/缠绕装置11相同，速度相同，再通过第三中心定位架33，第四缠绕装置14缠绕，然后由牵引装置4牵引，并通过收卷装置22进行收卷。

其中所用的纤维带为连续单向玻璃纤维带，宽度20mm，厚度0.3mm，纤维质量含量为68%，树脂基体为低熔质高密度聚乙烯，灯管设置温度为300℃，高温粘结剂为四官能团环氧树脂AG-80/马来酸酐体系，热水风的温度为350℃，四层纤维带从内到外张力的设置比例为100:90:80:70，缠绕角度为55°。

实施例二：

本实施例与实施例一基本相同，不同之处在于：

在本实施例中，所用的纤维带为连续单向碳纤维带，宽度30mm，厚度0.15mm，纤维质量含量为70%，树脂基体为PERT，灯管设置温度为350℃，高温粘结剂为三官能团环氧树脂AFG-90/马来酸酐体系，热水风的温度为400℃，四层纤维带从内到外张力的设置比例为100:90:80:70，缠绕角度为60°。

上面结合附图对本发明实施例进行了说明，但本发明不受上述实施例的限制，可以在权利要求的范围内改动，如果在本发明技术方案的启发下做的改变、替代、组合、简化，而并非实质性的改变，只要符合本发明的发明目的，不背离本发明的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种纤维带增强热塑性树脂复合管道的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

a.由放卷装置（21）放卷出内层芯管；

b.通过第一预热/缠绕装置（11）对步骤a放卷出的内层芯管进行预热，并由粘结剂喷涂装置（5）在内层芯管外表面喷涂耐高温粘结剂；

c.通过第一预热/缠绕装置（11）将第一层纤维带缠绕在步骤b得到的内层芯管外表面上，缠绕的同时用热吹风（6）对第一层纤维带进行加热，缠绕后用压轮（8）进行挤压；

d.在第一层纤维带缠绕完成后，通过第一中心定位架（31）用第二缠绕装置（12）进行第二层纤维带缠绕，第二层纤维带缠绕采用与缠绕第一层纤维带缠绕相反的方向进行缠绕，缠绕的同时用热吹风（6）对第二层纤维带进行加热，缠绕后用压轮（8）进行挤压；

e.在第二层纤维带缠绕完成后，通过第二中心定位架（32）用第三缠绕装置（13）进行第三层纤维带缠绕，第三层纤维带缠绕采用与缠绕第一层纤维带相同的方向缠绕，缠绕的同时用热吹风（6）对第二层纤维带进行加热，缠绕后用压轮（8）进行挤压；

f.在第三层纤维带缠绕完成后，通过第三中心定位架（33）并第四缠绕装置（14）进行第四层纤维带缠绕，第四层纤维带缠绕采用与缠绕第一层纤维带相反的方向缠绕，缠绕的同时用热吹风（6）对第二层纤维带进行加热，缠绕后用压轮（8）进行挤压；

g.将步骤f得到的缠绕4层纤维带的内层芯管由牵引装置（4）牵引，并通过收卷装置（22）进行收卷。

2.根据权利要求1所述的一种纤维带增强热塑性树脂复合管道的制备方法，其特征在于步骤b中的第一预热/缠绕装置（11）采用灯管（9）短波红外加热方式加热，且灯管（9）分布不均匀，采用下面多，上面少的方式分布，加热温度范围在250-400℃。

3.根据权利要求1所述的一种纤维带增强热塑性树脂复合管道的制备方法，其特征在于放卷装置（21）由电机控制张紧力，保证管道在牵引过程中处于水平状态。

4.根据权利要求1所述的一种纤维带增强热塑性树脂复合管道的制备方法，其特征在于所述的第一中心定位架（31）、第二中心定位架（32）及第三中心定位架（33）高度相同，保证复合管道处于同一水平位置。

5.根据权利要求1所述的一种纤维带增强热塑性树脂复合管道的制备方法，其特征在于第二缠绕装置（12）、第四缠绕装置（14）的旋转方向均与第一预热/缠绕装置（11）旋转方向相反，第三缠绕装置（13）旋转方向与第一预热/缠绕装置（11）旋转方向相同，四个缠绕装置的缠绕速度均相同，缠绕层数均为偶数层且根据不同的缠绕角度选择不同的纤维带宽度，保证纤维带刚好完整的包覆在管道表面，缠绕角度为40-90°。

6.根据权利要求1所述的一种纤维带增强热塑性树脂复合管道的制备方法，其特征在于热吹风（6）对纤维带加热温度为250-400℃。

7.根据权利要求1所述的一种纤维带增强热塑性树脂复合管道的制备方法，其特征在于，所述的挤压是用压轮对纤维带进行挤压，同时纤维带进行缠绕时受张力控制，保证纤维带处于张紧状态，第一层纤维带、第二层纤维带、第三层纤维带及第四层纤维带的张力比例为100:90:80:70。

8.根据权利要求1所述的一种纤维带增强热塑性树脂复合管道的制备方法，其特征在于第一层纤维带、第二层纤维带、第三层纤维带及第四层纤维带相同或不同，选自单向玻璃纤维带、碳纤维带、芳纶纤维带或玄武岩纤维带等中的一种或两种混杂的纤维带，每层纤维带宽度为20-100mm，厚度为0.15-0.3mm，纤维的质量含量为50-75%。

9.根据权利要求1所述的一种纤维带增强热塑性树脂复合管道的制备方法，其特征在于，所述步骤b中的耐高温粘结剂为耐高温粘结剂多官能团环氧树脂体系。