CN109822932A - 一种玻璃钢夹砂管道的制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及玻璃钢管道生产技术领域，具体涉及一种玻璃钢夹砂管道及其制备工艺。本发明包括以下步骤：A.清理模具表面；B.内衬层制作；C.内纤维缠绕层制作；D.夹砂层制作；E.外纤维缠绕层制作；F.外表面层制作。本发明通过在采用石英砂和树脂通过搅拌混合均匀后再缠绕到管道模具上，以保证树脂对石英砂的粘结性能，从而大大提高夹砂管道的均匀性和稳定性，保证产品的质量。同时采用震动泵进行震动碾压，使滚筒对石英砂的碾压更加密实和均匀，提高石英砂层的密实度，能有效提高产品的力学性能，使相同厚度石英砂层的环刚度增加15％‑20％。

Description

一种玻璃钢夹砂管道的制备工艺

技术领域

本发明涉及玻璃钢管道生产技术领域，具体为一种玻璃钢夹砂管道的制备工艺。

背景技术

玻璃钢夹砂管道是一种以不饱和聚酯树脂作为基体材料，玻璃纤维及其制品作为增强材料和石英砂作为填充材料制成的新型玻璃钢复合管道，是目前国家指令性推广的高科技产品，具有耐腐蚀、抗老化以及轻质高强、防渗、无毒和表面光滑、输送液体阻力小、能保证供水水质、抗化学和电腐蚀等特点，并能降低工程造价，同时具有安装方便、使用寿命长、综合费用适中、操作简单、维护成本低等特点，这些优越的性能克服了目前常用管材如钢管、钢筋混凝土管及水泥管等存在的一些弊端，从而成为其替代品，是目前国内外逐渐推广应用的一种柔性复合材料管道。

传统的干法上加砂或干法下加砂工艺是通过蔸砂布将石英砂缠绕到模具上，通过淋胶的方式将树脂淋到石英砂上，然后浸透到石英砂层内，容易出现干砂现象，特别是石英砂砂层较厚的大规格型号或高刚度等级的夹砂管道，更容易出现干砂现象。此外，传统工艺树脂浸透石英砂的均匀性差，产品性能差异性大，稳定性差，从而降低了产品性能差均匀性和稳定性，产品的综合效益较差，产品的综合成本较高。在上述传统的制备工艺中直接采用滚筒直接对石英砂层进行压实会造成石英砂层的均匀性较差，影响石英砂层的环刚度。

发明内容

针对上述的问题，本发明的目的在于提供一种玻璃钢夹砂管道的制备工艺以解决石英砂层易出现干砂现象以及石英砂层均匀性差、密实度不高的问题，从而提高产品的综合性能。

为解决上述问题，本发明的技术方案如下：

一种玻璃钢夹砂管道的制备工艺，包括以下步骤：

A.清理模具表面，使得模具表面无坑凹、粉尘、杂物及其他附着物，模具表面平滑，在模具表面应包覆1层聚酯薄膜，薄膜搭接宽度2～5㎝，厚度为20-40um之间，所述薄膜无破损，无皱折，两面光滑洁净，通过在模具表面包覆聚脂薄膜能够便于管道后期的脱模。

B.内衬层制作：将两层表面毡依次缠绕到模具上，同时添加第一内衬树脂将表面毡浸透，然后缠绕1层网格布，用气泡滚除尽气泡，形成内表面层，第一内衬树脂含量在90％以上。其中，内表面层的作用为耐输送介质的腐蚀、磨损、防止输送介质的渗漏。

在上述基础上，再将一层针织毡缠绕到内表面层的外表面，同时添加第二内衬树脂将针织毡浸透，然后缠绕1层网格布，用气泡滚除尽气泡，形成次内层，第二内衬树脂含量在70％以上，对内衬层进行加热固化，次内层制作完成后固化过程中的加热采用加热管加热，模具旋转均匀受热，固化时间控制在30min以内。次内层的主要作用为管道耐腐蚀，是防渗漏的第二道防线。

具体地，上述的表面毡的面积质量为30g/m²，含水率不大于0.5％；针织毡的面积质量为300g/m²，含水率不大于0.5％，可燃物含量为3-7％。另外，步骤B中的网格布为剥离纤维或聚酯网眼布，用于将第一内衬树脂和第二内衬树脂中的气泡进行排除。

C.内纤维缠绕层制作：用缠绕纱和树脂缠绕到内衬层面上，树脂含量为30-35％，缠绕纱含量为65-70％，内纤维缠绕层主要为加砂管道提供承受各种内外载荷所需的强度和部分刚度，也称内强度层，其厚度根据管道所需强度、通过结构计算确定。

D.夹砂层制作：用石英砂和树脂混合搅拌得到石英砂浆，利用聚酯毡将石英砂浆缠绕到内纤维缠绕层外表面上，然后采用带有震动泵的滚筒进行碾压，其中树脂的含量为15％-20％，夹砂层的主要作用是为管道提供承受外载荷所需的刚度，其厚度根据管道所需刚度，通过计算确定。

E.外纤维缠绕层制作：用缠绕纱和树脂缠绕到夹砂层上，树脂含量为30-35％，缠绕纱含量为65-70％，外纤维缠绕层主要为加砂管道提供承受各种内外载荷所需的强度和部分刚度，也称外强度层，其厚度根据管道所需强度、通过结构计算确定。

F.外表面层制作：在外纤维缠绕层的外表部分，用混合了添加剂的树脂和缠绕纱进行缠绕，树脂含量大于60％，主要作用为防周围土壤或水对管壁的腐蚀作用，对管道起到防护作用。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，第一内衬树脂、第二内衬树脂均包括间苯型树脂、促进剂和引发剂，促进剂占间苯型树脂用量的3-5％，引发剂占间苯型树脂用量的1-3％。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，间苯型树脂的酸值为15MgKOH/g，粘度为400-500Mpa.S，固体含量为50-60％，凝胶时间为8-15min。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，内纤维缠绕层的树脂、夹砂层的树脂、外纤维缠绕层的树脂以及外表面层的树脂均为邻苯型不饱和聚酯树脂，所述邻苯型不饱和聚酯树脂的酸值为20-26MgKOH/g，粘度为300-400Mpa.S，固体含量为60-70％，凝胶时间为5-8min。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，内纤维缠绕层的树脂还包括促进剂和引发剂，所述促进剂占邻苯型不饱和聚酯树脂用量的3-5％，所述引发剂占邻苯型不饱和聚酯树脂的1-3％。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述的引发剂为过氧化甲乙酮，所述引发剂的活性氧含量为9.8-10.2％，凝胶时间为12-20min；所述促进剂为异辛酸钴溶液，所述异辛酸钴溶液的钴含量为0.4-0.5％，凝胶时间为12-20min。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，内纤维缠绕层的缠绕纱、外纤维缠绕层的缠绕纱以及外表面层的缠绕纱均为无碱无捻玻璃纤维粗纱，所述缠绕纱的线密度为2400TEX，含水率不大于0.1％，浸润剂含量为0.4-0.8％。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，步骤C、步骤D、步骤E以及步骤F中的缠绕方式为环向缠绕或交叉缠绕，具体根据管道的规格型号由工艺设计内纤维缠绕层缠绕的铺层是环向或是交叉的层数，缠绕的厚度和角度由具体规格的工艺设计进行确定。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，步骤F中的添加剂为防紫外线添加剂UV防老剂，防紫外线添加剂的用量为外表面层树脂用量的0.2％，具体为紫外线吸收剂UV-9，对于露天管道添加防紫外线剂，增强露天管的抗老化性。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

(1)本发明采用湿法下加砂新工艺，与传统的干法上加砂或干法下加砂相比，石英砂和树脂通过机械搅拌混合均匀后通过蔸砂布缠绕到管道模具上，可以完全保证没有干砂现象，石英砂与树脂搅拌混合均匀后可有效保证树脂对石英砂的粘接性能。采用树脂计量泵来控制树脂的流量，石英砂砂门控制装置来控制石英砂的流量，可有效地按照工艺设计要求来调节配比，保证石英砂与树脂的配比均匀性和一致性，从而大大提高产品性能差均匀性和稳定性，有效提高产品的综合效益，降低产品的综合成本。

(2)采用了震动泵进行震动碾压，与传统的无震动泵的滚筒碾压装置相比，可根据石英砂层的厚度来调整震动压力的大小，使滚筒对石英砂的碾压更加密实和均匀，提高石英砂层的密实度，能有效提高产品的力学性能。使相同厚度石英砂层的环刚度增加15％-20％，从而提高了产品性能差均匀性和稳定性。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步阐述本发明。应理解为，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解为，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

一、原材料情况：

表1各类增强材料的性能指标情况

表2石英砂性能指标

序号	性能名称	指标数值	单位
				1	化学成分SiO<sub>2</sub>	≥95	％
2	含水率	＜0.2	％
				3	粒度	20-60目≥80	％

表3过氧化甲乙酮性能指标

序号	指标名称	指标数值	单位
				1	活性氧含量	10±0.2	％
2	凝胶时间	12-20	min
				3	外观	无色透明液体

表4异辛酸钴性能指标

序号	指标名称	指标数值	单位
				1	钴含量	0.4～0.5	％
2	凝胶时间	12～20	min
				3	外观	紫红色液体

二、制备工艺：

A.清理模具表面，使得模具表面无坑凹、粉尘、杂物及其他附着物，模具表面平滑，在模具表面应包覆1层聚酯薄膜，薄膜搭接宽度2～5㎝，厚度为20-40um之间，薄膜无破损，无皱折，两面光滑洁净。

B.内衬层制作：内衬层所用树脂为间苯型树脂，间苯型树脂中添加了促进剂和引发剂，其中引发剂为过氧化甲乙酮，促进剂为异辛酸钴溶液，促进剂占间苯型树脂用量的4％，引发剂占间苯型树脂用量的2％，在常温下，通过转速为40-50r/min，搅拌20-25min，得到内衬树脂。再将两层表面毡依次缠绕到模具上，同时添加内衬树脂将表面毡浸透，然后缠绕1层网格布，用气泡滚除尽气泡，形成内表面层，内表面层的内衬树脂含量为90％以上；再将一层针织毡缠绕到内表面层的外表面，同时添加内衬树脂将针织毡浸透，然后缠绕1层网格布，用气泡滚除尽气泡，形成次内层，次内层的内衬树脂含量在70％以上，对内衬层进行加热固化，次内层制作完成后固化过程中的加热采用加热管加热，模具旋转均匀受热，固化时间控制在30min以内。

C.内纤维缠绕层制作：在邻苯型不饱和聚酯树脂中添加促进剂异辛酸钴和引发剂过氧化甲乙酮，促进剂占邻苯型不饱和聚酯树脂用量的4％，引发剂占邻苯型不饱和聚酯树脂用量的2％。用无碱无捻连续玻璃纤维缠绕粗纱和上述树脂按照工艺要求缠绕到内衬层面上，树脂含量为30-35％，缠绕纱含量为65-70％。

D.夹砂层制作：分别采用计量泵按比例将石英砂和邻苯型不饱和聚酯树脂进行混合，在常温下，在转速为40-50r/min，搅拌20-25min得到石英砂浆，利用聚酯毡将石英砂浆缠绕到内纤维缠绕层外表面上，然后采用带有震动泵的滚筒进行碾压，使滚筒对石英砂的碾压更加密实和均匀，提高石英砂层的密实度，其中邻苯型不饱和聚酯树脂的含量为15％-20％。

E.外纤维缠绕层制作：用缠绕纱和邻苯型不饱和聚酯树脂按工艺要求缠绕到夹砂层上，其中邻苯型不饱和聚酯树脂含量为30-35％，缠绕纱含量为65-70％。

F.外表面层制作：在外纤维缠绕层的外表部分，用混合了紫外线吸收剂UV-9的邻苯型不饱和聚酯树脂和缠绕纱进行缠绕，树脂含量大于60％，紫外线吸收剂UV-9用量为外表面层树脂用量的0.2％，将管道加热固化及修整脱模。

表5玻璃钢夹砂管道的性能参数情况

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种玻璃钢夹砂管道的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：

A.清理模具表面，使得模具表面无坑凹、粉尘、杂物及其他附着物，模具表面平滑，在模具表面应包覆1层聚酯薄膜，薄膜搭接宽度2～5㎝，厚度为20-40um之间，所述薄膜无破损，无皱折，两面光滑洁净；

B.内衬层制作：将两层表面毡依次缠绕到模具上，同时添加第一内衬树脂将表面毡浸透，然后缠绕1层网格布，用气泡滚除尽气泡，形成内表面层，所述第一内衬树脂含量在90％以上；再将一层针织毡缠绕到内表面层的外表面，同时添加第二内衬树脂将针织毡浸透，然后缠绕1层网格布，用气泡滚除尽气泡，形成次内层，所述第二内衬树脂含量在70％以上，对内衬层进行加热固化；

C.内纤维缠绕层制作：用缠绕纱和树脂缠绕到内衬层面上，树脂含量为30-35％，缠绕纱含量为65-70％；

D.夹砂层制作：分别采用计量泵按比例将石英砂和树脂进行混合，常温下搅拌得到石英砂浆，利用聚酯毡将石英砂浆缠绕到内纤维缠绕层外表面上，然后采用带有震动泵的滚筒进行碾压，其中树脂的含量为15％-20％；

E.外纤维缠绕层制作：用缠绕纱和树脂缠绕到夹砂层上，树脂含量为30-35％，缠绕纱含量为65-70％；

F.外表面层制作：在外纤维缠绕层的外表部分，用混合了添加剂的树脂和缠绕纱进行缠绕，树脂含量大于60％。

2.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，所述第一内衬树脂、第二内衬树脂均包括间苯型树脂、促进剂和引发剂，所述促进剂占间苯型树脂用量的3-5％，所述引发剂占间苯型树脂用量的1-3％。

3.根据权利要求2所述的制备工艺，其特征在于，所述间苯型树脂的酸值为15MgKOH/g，粘度为400-500Mpa.S，固体含量为50-60％，凝胶时间为8-15min。

4.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，所述内纤维缠绕层的树脂、夹砂层的树脂、外纤维缠绕层的树脂以及外表面层的树脂均为邻苯型不饱和聚酯树脂，所述邻苯型不饱和聚酯树脂的酸值为20-26MgKOH/g，粘度为300-400Mpa.S，固体含量为60-70％，凝胶时间为5-8min。

5.根据权利要求4所述的制备工艺，其特征在于，所述内纤维缠绕层的树脂还包括促进剂和引发剂，所述促进剂占邻苯型不饱和聚酯树脂用量的3-5％，所述引发剂占邻苯型不饱和聚酯树脂的1-3％。

6.根据权利要求2或5所述的制备工艺，其特征在于，所述引发剂为过氧化甲乙酮，所述引发剂的活性氧含量为9.8-10.2％，凝胶时间为12-20min；所述促进剂为异辛酸钴溶液，所述异辛酸钴溶液的钴含量为0.4-0.5％，凝胶时间为12-20min。

7.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，所述内纤维缠绕层的缠绕纱、外纤维缠绕层的缠绕纱以及外表面层的缠绕纱均为无碱无捻玻璃纤维粗纱，所述缠绕纱的线密度为2400TEX，含水率不大于0.1％，浸润剂含量为0.4-0.8％。

8.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，所述步骤D中的搅拌转速为40-50r/min，搅拌时间为20-25min。

9.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，所述步骤C、步骤D、步骤E以及步骤F中的缠绕方式为环向缠绕或交叉缠绕。

10.根据权利要求7所述的制备工艺，其特征在于，所述步骤F中的添加剂为防紫外线添加剂UV防老剂，所述防紫外线添加剂的用量为外表面层树脂用量的0.2％。