CN106985428B - 一种大口径热塑性复合管制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大口径热塑性复合管制备方法，它包括增强层缠绕工艺和外层包覆工艺，所述的增强层缠绕工艺是用连续纤维增强热塑性树脂预浸带在加热条件下经一定角度缠绕而成，所述的外层包覆工艺是将缠绕增强层后的管道经预热后通过挤出机包覆外层保护层。本发明采用了以上技术方案，增强层与内外树脂层粘结效果好，制备工艺简单，效率高，设备设置合理，能够对管道进行多角度缠绕，复合管强度具有可设计性。

Description

一种大口径热塑性复合管制备方法
技术领域
本发明涉及复合管道制备技术领域，具体涉及一种大口径热塑性复合管制备方法。
背景技术
玻璃钢管道在制备时需要使用内模具进行支撑，在成型后还需要将内模具剔除，工艺过程繁琐，而且玻璃钢管道性能较脆，连接不便。热塑性复合管道是用热塑性树脂做内衬，连续纤维增强热塑性复合材料做中间增强层，热塑性树脂做外保护层，防止摩擦紫外线等对增强层的损伤。这种大口径复合管耐腐蚀性好，韧性强，力学性能优异，连接方便。目前对大口径热塑性复合管道缺少较好的制备方法。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种大口径热塑性复合管制备方法。
所述的一种大口径热塑性复合管制备方法，大口径热塑性复合管由复合管内衬层、复合管增强层及复合管外保护层复合构成，制备方法包括增强层缠绕工艺和外层包覆工艺，其特征在于包括以下步骤：
1）根据复合管内衬层的长度，移动右端顶盘在导轨上的距离，将复合管内衬层固定在左端顶盘和右端顶盘之间；
2）将带盘安装在旋转支架上，并将安装在带盘上的纤维带通过张紧轮牵引至复合管内衬层并紧贴在复合管内衬层上，调整纤维带的缠绕角度至设定角α，使得热风枪出风口在纤维带和复合管内衬层正上方；
3）设置热风枪温度和出风口风量，对紧贴在复合管内衬层上的纤维带预热5-10秒，再通过电机设置好缠绕速度，纤维带预热后启动电机，带盘和旋转支架将会同时在导轨的水平方向上从一端运动至另一端，完成在复合管内衬层上缠绕一层纤维带；
4）缠绕一层后，剪断纤维带，调整缠绕角度至-α，将纤维带和热风枪移至复合管内衬层另一端，重复步骤3），以完成第二层纤维带的缠绕；
5）按照增强层层数要求，重复步骤3）和步骤4），得到复合管增强层；
6）将缠绕有复合管增强层的复合管内衬层依次通过第一牵引机牵引、定位圈定位、加热系统加热后，送到挤出机中，通过挤出机包覆外保护层材料得到复合管外保护层，包覆后通过冷却风环冷却，再通过第二牵引机牵引拉出，得到大口径热塑性复合管。
所述的一种大口径热塑性复合管制备方法，其特征在于纤维带的宽度b、复合管内衬层的外径D和缠绕角α的关系为b=πDcosα，纤维带中纤维的质量含量为40-70%。
所述的一种大口径热塑性复合管制备方法，其特征在于热风枪的温度设置为300-550℃。
所述的一种大口径热塑性复合管制备方法，其特征在于纤维带缠绕时，其线速度为10-30mm/s，缠绕角度α为10-89°，缠绕层数为偶数层。
所述的一种大口径热塑性复合管制备方法，其特征在于纤维带为玻璃纤维带、碳纤维带、芳纶纤维带、涤纶纤维带、玄武岩纤维中的一种或者多种混合组成。
所述的一种大口径热塑性复合管制备方法，其特征在于第一牵引机和第二牵引机的牵引速度均为20-100cm/min。
所述的一种大口径热塑性复合管制备方法，其特征在于加热系统的温度为150-220℃，冷却风环的温度为30-60℃。
所述的一种大口径热塑性复合管制备方法，其特征在于大口径热塑性复合管外径为250-1000mm，壁厚7-50mm。
所述的一种大口径热塑性复合管制备方法，其特征在于复合管内衬层材料为热塑性树脂聚乙烯、聚丙烯、尼龙、聚醚醚酮或聚偏二氟乙烯。
所述的一种大口径热塑性复合管制备方法，其特征在于复合管外保护层材料为热塑性树脂聚乙烯、聚丙烯、尼龙、聚醚醚酮或聚偏二氟乙烯。
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：本发明通过采用限定的制备工艺，在复合管内衬层外依次缠绕复合管增强层，再包覆复合管外保护层，使复合管增强层与复合管内衬层、复合管外保护层之间的粘结效果好，其制备工艺简单，效率高，设备设置合理，能够对管道进行多角度缠绕，复合管强度具有可设计性，特别适用于外径为250-1000mm、壁厚7-50mm的大口径热塑性复合管的制备。
附图说明
图1为本发明中增强层缠绕工艺流程示意图；
图2为本发明中外包覆工艺流程示意图；
图3为本发明中复合管的截面示意图。
图中：1-电机，2-左端顶盘，3-复合管内衬层，4-右端顶盘，5-导轨，6-热风枪，7-张紧轮，8-纤维带，9-带盘，10-旋转支架，11-导轨，12-第一牵引机，13-定位圈，14-加热系统，15-挤出机，16-冷却风环，17-第二牵引机，19-复合管增强层，20-复合管外保护层。
具体实施方式
下面参照说明书附图对本发明作进一步的补充说明，但本发明的保护范围并不仅限于此。
如图3所示，本发明的一种大口径热塑性复合管，由复合管内衬层3、复合管增强层19及复合管外保护层20复合得到，大口径热塑性复合管的外径为250-1000mm、壁厚7-50mm；如图1和图2所示，所述的大口径热塑性复合管制备方法，包括增强层缠绕工艺和外层包覆工艺，具体包括以下步骤：
1）根据复合管内衬层3的长度，移动右端顶盘4在导轨5上的距离，将复合管内衬层3固定在左端顶盘2和右端顶盘4之间；
2）将带盘9安装在旋转支架10上，并将安装在带盘9上的纤维带8通过张紧轮7牵引至复合管内衬层3并紧贴在复合管内衬层3上，调整纤维带8的缠绕角度至设定角α，使得热风枪6出风口在纤维带8和复合管内衬层3正上方，纤维带8可以为玻璃纤维带、碳纤维带、芳纶纤维带、涤纶纤维带、玄武岩纤维中的一种或者多种混合组成，纤维带8的宽度b、复合管内衬层3的外径D和缠绕角α的关系为b=πDcosα，其中纤维带8中纤维的质量含量为40-70%；
3）设置热风枪6温度和出风口风量，温度设置为300-550℃，对紧贴在复合管内衬层3上的纤维带8预热5-10秒，再通过电机1设置好缠绕速度，纤维带8预热后启动电机1，带盘9和旋转支架10将会同时在导轨11的水平方向上从一端运动至另一端，完成在复合管内衬层3上缠绕一层纤维带8，本发明的纤维带8缠绕时，其线速度为10-30mm/s，缠绕角度α为10-89°，缠绕层数为偶数层；
4）缠绕一层后，剪断纤维带8，调整缠绕角度至-α，将纤维带8和热风枪6移至复合管内衬层3另一端，重复步骤3），以完成第二层纤维带8的缠绕；
5）按照增强层层数要求，重复步骤3）和步骤4），得到复合管增强层19；
6）将缠绕有复合管增强层19的复合管内衬层3依次通过第一牵引机12牵引、定位圈13定位、加热系统14加热后，送到挤出机15中，通过挤出机15包覆外保护层材料得到复合管外保护层20，包覆后通过冷却风环16冷却，再通过第二牵引机17牵引拉出，得到大口径热塑性复合管，第一牵引机12和第二17的牵引速度均为20-100 cm/min，加热系统14的温度为150-220℃，冷却风环16的温度为30-60 ℃。
本发明的复合管内衬层3和复合管外保护层20的材料相同，均选自为热塑性树脂聚乙烯、聚丙烯、尼龙、聚醚醚酮或聚偏二氟乙烯。
本发明实施例中复合管内衬层3的外径D为300mm，缠绕角度为±57°，纤维带8宽度为513 mm，纤维带8中纤维的质量含量为60%，热风枪6的温度设置为400℃，纤维带8的线速度为15mm/s，缠绕层数为2层，纤维带8为玻璃纤维带，外层包覆工艺的牵引机和的牵引速度为50 cm/min，外层包覆工艺的加热系统的温度设置为180 ℃，外层包覆工艺的冷却风环的温度控制为60 ℃，复合管内衬层3和复合管外保护层20的材料均为聚乙烯。
上面结合说明书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 (2)

1.一种大口径热塑性复合管制备方法，大口径热塑性复合管由复合管内衬层（3）、复合管增强层（19）及复合管外保护层（20）复合构成，制备方法包括增强层缠绕工艺和外层包覆工艺，其特征在于包括以下步骤：
1）根据复合管内衬层（3）的长度，移动右端顶盘（4）在第一导轨（5）上的距离，将复合管内衬层（3）固定在左端顶盘（2）和右端顶盘（4）之间；
2）将带盘（9）安装在旋转支架（10）上，并将安装在带盘（9）上的纤维带（8）通过张紧轮（7）牵引至复合管内衬层（3）并紧贴在复合管内衬层（3）上，调整纤维带（8）的缠绕角度至设定角α，使得热风枪（6）出风口在纤维带（8）和复合管内衬层（3）正上方，所述纤维带（8）的宽度b、复合管内衬层（3）的外径D和缠绕角α的关系为b=πDcosα；
3）设置热风枪（6）温度和出风口风量，对紧贴在复合管内衬层（3）上的纤维带（8）预热5-10秒，再通过电机（1）设置好缠绕速度，纤维带（8）预热后启动电机（1），带盘（9）和旋转支架（10）将会同时在第二导轨（11）的水平方向上从一端运动至另一端，完成在复合管内衬层（3）上缠绕一层纤维带（8），缠绕角度为±57°，纤维带（8）宽度为513 mm，纤维带（8）中纤维的质量含量为60%，热风枪（6）的温度设置为400℃，纤维带（8）缠绕时，纤维带（8）的线速度为15mm/s；
4）缠绕一层后，剪断纤维带（8），调整缠绕角度至-α，将纤维带（8）和热风枪（6）移至复合管内衬层（3）另一端，重复步骤3），以完成第二层纤维带（8）的缠绕；
5）按照增强层层数要求，重复步骤3）和步骤4），得到复合管增强层（19）；
6）将缠绕有复合管增强层（19）的复合管内衬层（3）依次通过第一牵引机（12）牵引、定位圈（13）定位、加热系统（14）加热后，送到挤出机（15）中，通过挤出机（15）包覆外保护层材料得到复合管外保护层（20），包覆后通过冷却风环（16）冷却，再通过第二牵引机（17）牵引拉出，得到大口径热塑性复合管，外层包覆工艺的第一牵引机（12）和第二牵引机（17）的牵引速度为50 cm/min，外层包覆工艺的加热系统的温度设置为180 ℃，外层包覆工艺的冷却风环的温度控制为60 ℃，复合管内衬层（3）和复合管外保护层（20）的材料均为聚乙烯，所得大口径热塑性复合管外径为250-1000mm，壁厚7-50mm。
2.根据权利要求1所述的一种大口径热塑性复合管制备方法，其特征在于纤维带（8）为玻璃纤维带、碳纤维带、芳纶纤维带、涤纶纤维带、玄武岩纤维中的一种或者多种混合组成。
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