CN106381599A - 管道修复用管状苎麻/涤纶纺织复合材料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及管道修复用管状苎麻/涤纶纺织复合材料及其制造方法。包括管状苎麻/涤纶混杂非织造复合材料和管状苎麻/涤纶复合机织复合材料两种。管状苎麻/涤纶混杂非织造复合材料是涤纶非织造复合内衬管的材料中混杂一定比例的苎麻纤维制作而成，管状苎麻/涤纶复合机织复合材料是涤纶机织物内衬复合材料中加入苎麻纱线制作而成，这两种加麻纺织复合材料都用于城市埋地受损管道的非开挖修复，其特征在于该管道修复用复合材料是将天然苎麻加入与涤纶纤维复合制造，该管状苎麻/涤纶纺织复合材料比纯涤纶复合材料具有更好的树脂浸透性能，在实际施工中可以携带更多的树脂与管壁粘结，减少管道内壁塌陷发生的可能性，且加入苎麻，节省成本，绿色环保。

Description

管道修复用管状苎麻/涤纶纺织复合材料
技术领域
本发明涉及管道修复用管状苎麻/涤纶纺织复合材料的制造技术，其中包括管状苎麻/涤纶非织造复合材料和管状苎麻/涤纶机织复合材料两种。具体为涤纶非织造物内衬复合材料中掺杂苎麻纤维和涤纶机织物内衬复合材料中加入苎麻纱线，分别制作供受损管道修复用管状纺织复合材料的方法。
背景技术
城市埋地各种管道经常发生损坏的情况，修复这些受损管道的常规方法是开挖路面，对管道进行修复更换，再填补路面。这种传统修复方法具有成本高，对路面破坏严重，工期长，阻塞交通等问题。管道的非开挖翻衬修复技术是指在不开挖地表的条件下，采用纺织纤维材料制成管状织物，对其外表面进行涂覆防渗膜与内表面浸渍粘结树脂，然后采用翻转法利用气压或水压使之粘结并衬于旧管道内壁上，在一定压力下，树脂常温或加热条件下固化后，形成内壁光滑的管状纺织复合材料，从而完成对旧管道的保护与修复，见图1。其中包括非织造复合材料和机织物复合材料2种(见图2，图3)，非织造复合材料是由一定混比的涤纶和苎麻(图2中1所示)短纤开松梳理后铺成纤维网(图2中2所示)，通过针刺制成非织造布(图2中3所示)，留出缝合边其他部分涂覆防渗膜(图2中4所示)，再缝合成管状织物(图2中5所示)，缝合处补匀涂覆层，再把灌浸有树脂粘结剂的管状非织造布复合材料利用翻衬的方法，最后以“管中管”的形式衬于受损管道的内部，实现对受损管道的修复。机织复合材料是由涤纶纱线为经纱(图3中2所示)，苎麻涤纶复合纱为纬纱(图3中3所示)交织而成管状机织物(图3中4所示)，再对其表面进行涂覆防渗膜(图3中5所示)，其涂覆层与管道内的介质直接接触，并对介质有防渗透和翻衬中的密封作用，把灌浸有树脂粘结剂的管状机织复合材料利用翻衬的方法，最后以“管中管”的形式衬于受损管道的内部，实现对受损管道的修复。由于机织管状织物制作方法的限制，使得管状材料的厚度较薄，适合修复管径较小的管道，如燃气管道、电信电缆管道及部分工业用管道。对于大管径管道如给排水管道、石油管道及工业用排污管道等，其所需内衬管的厚度较大，以保证足够的刚度与强度，非织造布制作过程中，厚度没有限制，能修复大管径管道。
国内外管道内衬修复材料以涤纶化纤、玻璃纤维等高强纤维为主，起不到环境友好型作用，玻璃纤维预成型体在损坏后形成的细小玻璃纤维会对人体健康产生危害，并不适用于供排水管道。而且最大的困难是在实际工程施工中，这些化纤玻纤生产的管状内衬材料树脂的浸透性不高，转移速率较慢，而导致修复材料和管道内壁粘接不牢，塌陷情况时有发生，这个问题常常使非开挖管道修复起不到预期的效果。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是，设计可供管道修复用的管状苎麻/涤纶纺织复合材料及其制造方法。其中包括管状苎麻/涤纶混杂非织造复合材料和管状苎麻/涤纶复合机织复合材料两种。混合天然苎麻的非织造物和机织物比纯涤纶非织造物和机织物具有更好的树脂浸透性能，在实际施工中可以携带更多的树脂与管壁粘合，减少管道内壁塌陷发生的可能性，可以满足城市地下非压力管道的修复施工及使用要求。这种管道修复用管状苎麻/涤纶纺织复合材料制造方法具有工艺简单，产品质量稳定，树脂的浸透性极高，便于生产应用等特点。
本发明解决所述复合材料技术问题的技术方案是：设计一种管道修复用管状苎麻/涤纶纺织复合材料，包括管状苎麻/涤纶混杂非织造物和管状苎麻/涤纶复合机织物两种增强体，再对其涂覆防渗膜，用于城市埋地受损管道的非开挖修复，其特征在于该复合材料增强体是将天然纤维苎麻加入与涤纶混合制造，能充分提高内衬材料树脂的浸透性。
本发明解决所述制造方法技术问题的技术方案是：设计一种管道修复用管状苎麻/涤纶纺织复合材料制造方法，包括管状苎麻/涤纶非织造复合材料和管状苎麻/涤纶机织复合材料两种增强体。该制造方法适用于本发明所述的管状复合材料，包括以下工艺：
管状苎麻/涤纶非织造复合材料：
1.设计苎麻纤维含量的混杂比。
2.设计合适的纤维网定量，使织物的强力满足施工和使用要求。
3.设计非织工艺中的针刺密度，而使织物产品质量达到最优化。
4.制得得非织造物留出缝合边涂覆防渗膜之后缝合成管状织物，缝合处补匀涂覆层，即可制得所述的管状苎麻/涤纶非织造复合材料。
管状苎麻/涤纶机织复合材料：
1.设计纬纱中苎麻纱线的混合比。
2.设计经纬纱线细度，使织物的厚度满足管状纺织复合材料的要求。
3.设计机织物经纬向密度，使织物的强力满足施工和使用要求。
4.制得的管状机织物涂覆防渗膜，即可制得所述的管状苎麻/涤纶机织复合材料。
本发明为管道修复用管状苎麻/涤纶纺织复合材料，与现有管道修复材料相比，苎麻原料来源广，价格低廉，绿色环保，混杂天然苎麻纤维的非织造物比纯涤纶非织造物和混合苎麻纱线的机织物具有更好的树脂浸透性能，在实际施工中可以携带更多的树脂与管壁粘合，减少管道内壁塌陷发生的可能性。本发明设计的管状苎麻/涤纶非织造物：苎麻纤维含量的混杂比为0.1-0.3，纤维网定量为100g/m2 1000g/m2，非织造工艺中的针刺密度60刺/cm2-600刺/cm2为。设计的管状苎麻/涤纶机织物：纬纱中苎麻纱线的混合比为0.1-0.5，经纱3000旦-10000旦涤纶，纬纱3000旦-10000旦苎麻涤纶合股纱线。经纬向密度均为30-80根/10cm。
附图说明
图1为本发明管状苎麻/涤纶纺织复合材料修复管道的整体结构示意图；
图2为本发明管状苎麻/涤纶非织造布复合材料一种实施例的制造方法工艺过程示意图；
图3为本发明管状苎麻/涤纶机织物复合材料一种实施例的制造方法工艺过程示意图；
具体实施方式
下面结合实施例进一步叙述本发明。实施例不限制本发明的权利要求。
发明设计的管道修复用管状苎麻/涤纶纺织复合材料，由涤纶非织造内衬管和涤纶机织内衬管的材料中分别混入苎麻纤维和苎麻纱线，用于城市埋地受损管道的非开挖修复，其特征在于其管道修复用复合材料都是将天然纤维苎麻与涤纶纤维混合制造。该混合天然苎麻的非织造物和机织物比纯涤纶非织造物和机织物具有更好的树脂浸透性能，在实际施工中可以携带更多的树脂与管壁粘合，减少管道内壁塌陷发生的可能性。且加入苎麻纤维，节省成本，绿色环保。
本发明同时设计了管道修复用管状苎麻/涤纶混杂非织造复合材料和管状苎麻/涤纶复合机织复合材料这两种的制造方法(简称制造方法)，该制造方法适用于本发明的管道修复管状苎麻/涤纶混杂非织布复合材料和管状苎麻/涤纶复合机织复合材料，包括以下工艺：
管状苎麻/涤纶非织造复合材料：
1.设计苎麻纤维的混杂比例：实际苎麻/涤纶混杂复合材料的拉伸强度与苎麻纤维的体积含量呈线性关系，即此非织造复合材料的拉伸强度随着苎麻纤维体积含量的增加而降低。但也可使非织造材料具有更好的树脂浸透性能，当苎麻纤维体积含量占总纤维含量达到临界混杂比时，混杂复合材料的拉伸强度降低速率会随之改变，根据工程实际情况和材料成本要求，得出最优混杂比。因此设计苎麻纤维的混在比为0.1-0.3。
2.设计纤维网定量：初始纤网定量越大，非织造布加工所造成定量的减少量就越少，刺针穿过纤网的有效距离就大，纤维的缠结和紧压程度就高，针刺非织造布的初始弹性模数就高，断裂伸长和断裂强度就越大，但是当纤网定量达到一定值时，非织造布的断裂强度会达到一个峰值然后会出现一定的下降，这主要是由于纤维过多的穿刺使得纤维的的断裂比较严重，导致非织造布的强力下降。因此这里设计纤维网定量为100g/m2 1000g/m2。
3.设计非织造工艺中的针刺密度：针刺密度是非织工艺中重要的工艺参数，它会对结构参数、力学性能及非织成品的质量产生直接的作用和影响。因此这里设计设计非织造工艺中的针刺密度为60刺/cm2 600刺/cm2。
4.制得得非织造物留出缝合边涂覆防渗膜之后缝合成管状织物，缝合处补匀涂覆层，即可制得所述的管状苎麻/涤纶非织造复合材料。
管状苎麻/涤纶机织复合材料：
1.设计纬纱中苎麻纱线的混合比例：实际因为苎麻纤维粗糙的表面和苎麻纤维束间较大的空隙使树脂的浸透性优于涤纶，纬纱中苎麻纱线的混比越大织物树脂的浸透性越好，但织物经纬向拉伸强度和断裂伸长率均受苎麻混比的影响，初始苎麻混比越大织物强度越低，弹性越差，使苎麻混比必须满足机织内衬复合材料的强度和弹性要求，因此设计纬纱中苎麻的混比为0.1-0.5。
2.机织物经纬纱线细度：纱线的细度直接决定织物的厚度进而影响管状纺织复合材料的厚度，织物厚度可近似于经纬纱线直径之和。以500mm的燃气管道为例根据对管状纺织复合材料厚度的要求，可大概预测纱线细度，一般要求纱线的旦数在3000旦-10000旦之间。
3.机织物经纬向密度：管状织物的密度直接影响管状织物的拉伸性能，而且对后续压膜与浸渍树脂也有一定的影响。例如密度小，织物稀松，压膜时防渗膜容易浸透到织物另一面，使成品硬挺。如果织物密度太大，树脂粘结剂浸渍困难，织物携带树脂粘结剂量不足，影响树脂与管壁的粘结。因此，应根据所选择纱线的细度，严格控制织物的密度，经纬密控制在30-80根/10cm。
4.制得的管状机织物涂覆防渗膜，即可制得所述的管状苎麻/涤纶机织复合材料。
本发明未述及之处适用于现有技术。
以下给出本发明的具体实施例。
实施例1
制作一块管道修复用管状苎麻/涤纶混杂非织造复合材料(参见图2)。确定苎麻纤维混杂比为0.135的比例，将定量的苎麻纤维和涤纶纤维进行开松、加湿及闷毛处理，再经过梳理机梳理铺网，由于考虑原料本身较为疏松和尽量减少刺辊对纤维的损伤，纤维直接进行梳理处理。梳理机的工艺参数如下：给棉罗拉0.43r/min刺辊578r/min锡林555r/min道夫7.71r/min出条速度4.07m/min。最后用针刺法生产非织造布，纤维网定量选择300g/m2到700g/m2，纤网的针刺密度为60刺/cm2，将蓬松的纤网针刺加工成布非织造物，两侧留有缝合边，宽度为30mm，其余处均匀涂覆防渗膜，把非织造布基布平面对接缝合成管状，缝接处补匀涂覆层，并使平面对接缝合处涂层的厚度与其余处涂层的厚度均匀一致，施工时灌浸树脂粘合剂即可制得本发明所述苎麻/涤纶混杂非织造复合材料。
所得复合材料外观均匀，厚度一致，树脂浸透性能强，整体效果良好，完全满足管道修复的施工要求。
实施例2
织造一块管道修复用管状苎麻/涤纶复合机织复合材料(参见图3)。确定织物的经纱为8000旦涤纶，纬纱为2000旦麻与6000旦涤纶合股(麻混比0.25)，选用平纹组织，4片综，经纱整好经后采用“顺穿法”穿综，经向密度为80根/10cm，选用70号钢筘，纬向密度也为60根/10cm，经纬纱交织成机织物，再将机织物涂覆防渗膜，施工时灌浸树脂粘合剂即可得到本发明所述管状苎麻/涤纶复合机织复合材料。
所得复合材料外观均匀，厚度一致，树脂浸透性能强，整体效果良好，完全满足管道修复的施工要求。

Claims (6)

1.管道修复用管状苎麻/涤纶纺织复合材料，其中包括管状苎麻/涤纶混杂非织造复合材料和管状苎麻/涤纶复合机织复合材料两种，用于城市埋地受损管道的非开挖修复，该管道修复用管状苎麻/涤纶纺织复合材料是将天然纤维苎麻与涤纶纤维混合制造，该混合天然苎麻纤维的非织物材料和机织物材料比纯涤纶非织造物和涤纶机织物具有更好的树脂浸透性能。
2.根据权利要求1所述的管道修复管状苎麻/涤纶纺织复合材料，利用了天然苎麻纤维与树脂的界面相容性和渗透速率都强于涤纶纤维，使得在施工中能够携带更多的树脂与管壁粘结，减小管道内壁塌陷发生的可能性。
3.根据权利要求1所述的管道修复用管状苎麻/涤纶非织造复合材料苎麻纤维的混杂比为0.1-0.3，管状苎麻/涤纶复合机织复合材料纬纱苎麻混合比为0.1-0.5。
4.根据权利要求1所述管道修复用管状苎麻/涤纶混杂非织造复合材料和管状苎麻/涤纶复合机织复合材料的制造方法，制造方法包括以下工艺：
(1).设计非织造物苎麻纤维含量的混杂比，机织物纬纱中苎麻纱线的混合比；
(2).设计非织造物合适的纤维网定量，机织物经纬纱线细度；
(3).设计非织工艺中的针刺密度，机织物经纬向密度。
5.根据权利要求4所述的制造方法，设计管道修复苎麻/涤纶非织造复合材料纤维网定量为100g/m2-1000g/m2，苎麻/涤纶复合机织复合材料经纬纱细度为3000旦-10000旦。
6.根据权利要求4所述的制造方法，设计管道修复苎麻/涤纶非织造复合材料非织造工艺中的针刺密度为60刺/cm2-600刺/cm2，苎麻/涤纶复合机织复合材料经纬向密度为30-80根/10cm。
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