CN109869541A - 新型钢带增强聚乙烯螺旋波纹管及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

一种新型钢带增强聚乙烯螺旋波纹管，包括基管、高密度聚乙烯内管、钢肋、高密度聚乙烯料带；钢肋包括钢带和树脂层，树脂层包裹在钢带的外面；高密度聚乙烯内管包裹在钢肋外面；基管两端均具有开口，高密度聚乙烯内管螺旋状缠绕在基管外面并与基管熔接；高密度聚乙烯料带螺旋状缠绕在基管外面，高密度聚乙烯料带覆盖基管和高密度聚乙烯内管，高密度聚乙烯料带与基管、高密度聚乙烯内管均熔接。采用三台挤出机共挤方式分别完成基管、高密度聚乙烯内管和高密度聚乙烯料带的制作，并实现多重包覆、熔接，使基管、高密度聚乙烯内管和钢肋的结合更为紧密，使钢带增强聚乙烯螺旋波纹管既具有足够抗压和抗冲击强度，又具有良好柔韧性，大大增强其环刚度。

Description

新型钢带增强聚乙烯螺旋波纹管及其生产工艺

技术领域

本发明涉及钢带增强聚乙烯螺旋波纹管，尤其涉及一种新型钢带增强聚乙烯螺旋波纹管及其生产工艺。

背景技术

钢带增强聚乙烯螺旋波纹管是指以高密度聚乙烯(DHPE)为基体，用表面涂敷粘接树脂的钢带成型为波形作为主要支撑结构，并与聚乙烯材料缠绕复合成整体的双壁螺旋波纹管。该产品由于缠绕钢带，提高环刚度，具有较强的抗压能力，同时又充分发挥PE管较好的柔韧性和抗震性、耐化学腐蚀、耐老化能力强等优点，因此钢带增强聚乙烯螺旋波纹管在实际应用中安全可靠、使用寿命长，成为埋地式排水领域的新宠，可广泛应用于排水、排污等市政行业，逐步替代传统金属管、混凝土管或铸铁管、陶制管等。在实际应用中需要根据口径不同和各种不同工程的要求，选择适合的连接方式。现有技术中常用的连接方式有挤出熔料焊接、卡箍加密封带连接、热收缩套（带）连接、电热熔带连接、平直管端用弹性密封圈的承插连接等，其中挤出熔料焊接的缺点是用人工较多，施工比较费时间；卡箍加密封带连接的缺点是密封可靠性较低，只适合用于排雨水管；热收缩套（带）连接的缺点是用人工较多；电热熔带连接的缺点是成本高，通常还要再进行一次挤出熔料焊接，使用起来不方便；平直管端用弹性密封圈的承插连接的缺点是密封圈容易老化，使用寿命相对较短。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种新型钢带增强聚乙烯螺旋波纹管及其生产工艺，这种新型钢带增强聚乙烯螺旋波纹管具有更好的结构完整性和牢固可靠性，环刚度高。采用的技术方案如下：

一种新型钢带增强聚乙烯螺旋波纹管，包括基管，其特征是：还包括高密度聚乙烯内管、钢肋、高密度聚乙烯料带；钢肋包括钢带和树脂层，树脂层包裹在钢带的外面；高密度聚乙烯内管包裹在钢肋外面；所述基管的两端均具有开口，高密度聚乙烯内管螺旋状缠绕在基管外面并与基管熔接；高密度聚乙烯料带螺旋状缠绕在基管外面，高密度聚乙烯料带覆盖基管和高密度聚乙烯内管，高密度聚乙烯料带与基管、高密度聚乙烯内管均熔接。

上述熔接是指通过热熔方式进行连接。

在上述技术方案中，高密度聚乙烯内管螺旋状缠绕在基管外面并与基管熔接，高密度聚乙烯料带螺旋状缠绕在基管外面，高密度聚乙烯料带覆盖基管和高密度聚乙烯内管，高密度聚乙烯料带与基管、高密度聚乙烯内管均熔接；如此层层相互熔接、相互包裹的结构使钢肋与基管紧密结合，实现钢带增强聚乙烯螺旋波纹管更好的结构完整性和牢固可靠性，环刚度高。要实现钢带增强必须要保护好容易被腐蚀的钢带层，这一点在上述方案中也得到实现，钢肋完全被包裹在高密度聚乙烯内管中并处于高密度聚乙烯料带与基管之间的内腔中，接触管道内被输送液体和周围土壤及地下水的都是有一定厚度的聚乙烯层。因此，上述方案对钢带增强聚乙烯螺旋波纹管在耐化学腐蚀、耐磨损和使用寿命等方面的性能也都有保证。

作为本发明的优选方案，所述基管至少其中一端开口处的内表面上埋设有电熔丝，电熔丝的两个外接端露出在基管外面。要进行两个钢带增强聚乙烯螺旋波纹管的连接时，只要将两个钢带增强聚乙烯螺旋波纹管的对应端口承插在一起，通过电熔丝的两个外接端通电加热使其处于熔融状态，使其中一基管的内表面与另一基管的外表面熔接在一起，实现两个钢带增强聚乙烯螺旋波纹管的连接，连接简便，密封性好。

作为本发明的优选方案，所述基管由聚乙烯小管螺旋状缠绕并熔接构成。

作为本发明的优选方案，所述基管的端部具有加厚层。

作为本发明的优选方案，所述钢肋的横截面呈“∧”形。

作为本发明的优选方案，所述高密度聚乙烯内管等螺距缠绕在所述基管外面，所述高密度聚乙烯料带等螺距缠绕在基管外面。

一种新型钢带增强聚乙烯螺旋波纹管的生产工艺，其特征是：包括以下步骤：

（1）将树脂层均匀涂覆在钢带的外面并进行烘干形成钢塑带，即对钢带进行涂塑处理；

（2）将步骤（1）中的钢塑带通过成型机进行横向的压型处理，形成钢肋；

（3）使圆筒状模具旋转并作定向移动，同时通过第一挤出机挤出聚乙烯小管，聚乙烯小管缠绕在圆筒状模具的起始端上，聚乙烯小管随圆筒状模具的定向移动和旋转螺旋状缠绕在圆筒状模具的外表面并熔接成基管；

（4）将步骤（2）中的钢肋穿过第二挤出机的挤出模头，第二挤出机在挤出高密度聚乙烯内管的同时将钢肋包裹，高密度聚乙烯内管及钢肋缠绕在基管的起始端上，高密度聚乙烯内管及钢肋随着圆筒状模具的定向移动和旋转按照预定的螺距缠绕并熔接在基管的外表面；

（5））通过第三挤出机挤出高密度聚乙烯料带，高密度聚乙烯料带缠绕在基管的起始端上，高密度聚乙烯料带随着圆筒状模具的定向移动和旋转螺旋状缠绕并熔接在基管的外表面，高密度聚乙烯料带完全覆盖基管和高密度聚乙烯内管，从而形成一整体结构牢固的钢带增强聚乙烯螺旋波纹管；

（6）将钢带增强聚乙烯螺旋波纹管中间的圆筒状模具卸下，即进行脱模处理。

采用三台挤出机共挤的方式分别完成基管、高密度聚乙烯内管和高密度聚乙烯料带的制作，并实现多重包覆、熔接，使基管、高密度聚乙烯内管和钢肋的结合更为紧密，使钢带增强聚乙烯螺旋波纹管既具有足够的抗压和抗冲击强度，又具有良好的柔韧性，大大增强其环刚度。产品成型后自然冷却，管材自身的应力在自然冷却过程中完全释放，从而保证了管材性能的稳定、可靠。

作为本发明的优选方案，所述步骤（6）还包括将完成脱模处理的钢带增强聚乙烯螺旋波纹管进行修型处理，并在钢带增强聚乙烯螺旋波纹管至少其中一端开口处的内表面上埋设电熔丝，电熔丝的两个外接端露出在钢带增强聚乙烯螺旋波纹管外面。

作为本发明的优选方案，所述步骤（3）中，在形成基管的起始端和末端时，圆筒状模具在预定时间内只作旋转而不作定向移动，在基管的起始端和末端形成加厚层。

作为本发明的优选方案，所述步骤（2）中，钢肋的横向截面呈“∧”形。

作为本发明的优选方案，所述第二挤出机、第三挤出机与所述圆筒状模具之间设置有预冷却装置，预冷却装置对所述的高密度聚乙烯内管、高密度聚乙烯料带进行预冷却。通过预冷却系统对高密度聚乙烯内管、高密度聚乙烯料带进行预冷却，降低高密度聚乙烯内管、高密度聚乙烯料带的温度，使高密度聚乙烯内管、高密度聚乙烯料带具有一定的内部应力，以便施加一定的压力对高密度聚乙烯内管、高密度聚乙烯料带进行牵引。

作为本发明进一步的优选方案，通过控制所述高密度聚乙烯内管、高密度聚乙烯料带的缠绕压力来控制高密度聚乙烯内管、高密度聚乙烯料带与所述基管的熔接紧密程度。

作为本发明更进一步的优选方案中，所述高密度聚乙烯内管、高密度聚乙烯料带的缠绕压力由所述圆筒状模具的旋转速度和移动速度共同控制。圆筒状模具的旋转速度和移动速度越大，则高密度聚乙烯内管、高密度聚乙烯料带的缠绕压力越大，当然这是建立在对高密度聚乙烯内管、高密度聚乙烯料带的预冷却的基础上。

上述预冷却装置可以采用风冷设备，也可以采用水冷设备。

作为本发明更进一步的优选方案，所述步骤（4）、（5）中，熔接的温度为180℃~230℃，熔接的压力强度为14~22MPa。钢带增强成败的关键是钢塑粘接是否牢固，本发明通过控制圆筒状模具的旋转速度和定向移动速度来控制压力强度，并通过控制熔接过程中的温度参数来保证钢塑各层都在最合适的状态下进行熔接，实现钢带增强聚乙烯螺旋波纹管的结构完整性和牢固可靠性。经试验证明，例如，将管材径向压缩30%（按照产品标准的“环柔度”试验规定压缩管材波纹顶部，或者采用特殊附件直接压缩管材的波谷部分），其结构形态仍然保持不变化，没有出现裂纹和钢塑的脱离。

作为本发明的优选方案，所述步骤（1）中，树脂层的厚度为0.5mm~3mm，树脂层的剥离强度≥100N/cm。

作为本发明的优选方案，所述步骤（1）中采用的是冷轧钢带，钢带的性能要求为：屈服强度为160~230 MPa，抗拉伸强度为270~380 MPa，伸长率≥26%。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

高密度聚乙烯内管螺旋状缠绕在基管外面并与基管熔接，高密度聚乙烯料带螺旋状缠绕在基管外面，高密度聚乙烯料带覆盖基管和高密度聚乙烯内管，高密度聚乙烯料带与基管、高密度聚乙烯内管均熔接；钢肋完全被包裹在高密度聚乙烯内管中并处于高密度聚乙烯料带与基管之间的内腔中，实现钢带增强聚乙烯螺旋波纹管更好的结构完整性和牢固可靠性，环刚度高。

附图说明

图1是本发明钢带增强聚乙烯螺旋波纹管结构示意图；

图2是图1A-A剖视图；

图3是图1中B部分的局部放大图；

图4是本发明钢带增强聚乙烯螺旋波纹管工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和本发明的优选实施方式做进一步的说明。

如图1至图3所示，一种新型钢带增强聚乙烯螺旋波纹管，包括基管1、高密度聚乙烯内管2、钢肋3、高密度聚乙烯料带4；基管1由聚乙烯小管螺旋状缠绕并熔接构成，基管1的端部具有加厚层；钢肋3包括钢带301和树脂层302，树脂层302包裹在钢带301的外面；高密度聚乙烯内管2包裹在钢肋3外面；基管1的两端均具有开口，高密度聚乙烯内管2螺旋状缠绕在基管1外面并与基管1熔接；高密度聚乙烯料带4螺旋状缠绕在基管1外面，高密度聚乙烯料带4覆盖基管1和高密度聚乙烯内管2，高密度聚乙烯料带4与基管1、高密度聚乙烯内管2均熔接。

上述熔接是指通过热熔方式进行连接。

上述基管1其中一端开口处的内表面上埋设有电熔丝5，电熔丝5的两个外接端露出在基管1外面。要进行两个钢带增强聚乙烯螺旋波纹管的连接时，只要将两个钢带增强聚乙烯螺旋波纹管的对应端口承插在一起，通过电熔丝5的两个外接端通电加热使其处于熔融状态，使其中一基管的内表面与另一基管的外表面熔接在一起，实现两个钢带增强聚乙烯螺旋波纹管的连接，连接简便，密封性好。

上述钢肋3的横截面呈“∧”形。

上述高密度聚乙烯内管2等螺距缠绕在基管1外面，高密度聚乙烯料带4等螺距缠绕在基管1外面。

在上述技术方案中，高密度聚乙烯内管2螺旋状缠绕在基管1外面并与基管1熔接，高密度聚乙烯料带4螺旋状缠绕在基管1外面，高密度聚乙烯料带4覆盖基管1和高密度聚乙烯内管2，高密度聚乙烯料带4与基管1、高密度聚乙烯内管2均熔接；如此层层相互熔接、相互包裹的结构使钢肋3与基管1紧密结合，实现钢带增强聚乙烯螺旋波纹管更好的结构完整性和牢固可靠性，环刚度高。要实现钢带增强必须要保护好容易被腐蚀的钢带层，这一点在上述方案中也得到实现，钢肋3完全被包裹在高密度聚乙烯内管2中并处于高密度聚乙烯料带4与基管1之间的内腔中，接触管道内被输送液体和周围土壤及地下水的都是有一定厚度的聚乙烯层。因此，上述方案对钢带增强聚乙烯螺旋波纹管在耐化学腐蚀、耐磨损和使用寿命等方面的性能也都有保证。

如图4所示，这种新型钢带增强聚乙烯螺旋波纹管的生产工艺，包括以下步骤：

（1）将树脂层302均匀涂覆在钢带301的外面并进行烘干形成钢塑带，即对钢带301进行涂塑处理；

（2）将步骤（1）中的钢塑带通过成型机进行横向的压型处理，形成钢肋3；

（3）使圆筒状模具旋转并作定向移动，同时通过第一挤出机挤出聚乙烯小管，聚乙烯小管缠绕在圆筒状模具的起始端上，聚乙烯小管随圆筒状模具的定向移动和旋转螺旋状缠绕在圆筒状模具的外表面并熔接成基管1；

（4）将步骤（2）中的钢肋3穿过第二挤出机的挤出模头，第二挤出机在挤出高密度聚乙烯内管2的同时将钢肋3包裹，高密度聚乙烯内管2及钢肋3缠绕在基管1的起始端上，高密度聚乙烯内管2及钢肋3随着圆筒状模具的定向移动和旋转按照预定的螺距缠绕并熔接在基管1的外表面；

（5））通过第三挤出机挤出高密度聚乙烯料带4，高密度聚乙烯料带4缠绕在基管1的起始端上，高密度聚乙烯料带4随着圆筒状模具的定向移动和旋转螺旋状缠绕并熔接在基管1的外表面，高密度聚乙烯料带4完全覆盖基管1和高密度聚乙烯内管2，从而形成一整体结构牢固的钢带增强聚乙烯螺旋波纹管；

（6）将钢带增强聚乙烯螺旋波纹管中间的圆筒状模具卸下，即进行脱模处理。

优选方案中，上述步骤（6）还包括将完成脱模处理的钢带增强聚乙烯螺旋波纹管进行修型处理，并在钢带增强聚乙烯螺旋波纹管其中一端开口处的内表面上埋设电熔丝5，电熔丝5的两个外接端露出在钢带增强聚乙烯螺旋波纹管外面。

优选方案中，上述步骤（3）中，在形成基管1的起始端和末端时，圆筒状模具在预定时间内只作旋转而不作定向移动，在基管1的起始端和末端形成加厚层。

优选方案中，上述步骤（2）中，钢肋3的横向截面呈“∧”形。

优选方案中，上述第二挤出机、第三挤出机与圆筒状模具之间设置有预冷却装置（图中未示出），预冷却装置对高密度聚乙烯内管2、高密度聚乙烯料带4进行预冷却。通过预冷却系统对高密度聚乙烯内管2、高密度聚乙烯料带4进行预冷却，降低高密度聚乙烯内管2、高密度聚乙烯料带4的温度，使高密度聚乙烯内管2、高密度聚乙烯料带4具有一定的内部应力，以便施加一定的压力对高密度聚乙烯内管2、高密度聚乙烯料带4进行牵引。

上述预冷却装置可以采用风冷设备，也可以采用水冷设备。

优选方案中，上述步骤（4）、（5）中，熔接的温度为180℃~230℃，熔接的压力强度为14~22MPa。钢带增强成败的关键是钢塑粘接是否牢固，本发明通过控制圆筒状模具的旋转速度和定向移动速度来控制压力强度，并通过控制熔接过程中的温度参数来保证钢塑各层都在最合适的状态下进行熔接，实现钢带增强聚乙烯螺旋波纹管的结构完整性和牢固可靠性。经试验证明，例如，将管材径向压缩30%（按照产品标准的“环柔度”试验规定压缩管材波纹顶部，或者采用特殊附件直接压缩管材的波谷部分），其结构形态仍然保持不变化，没有出现裂纹和钢塑的脱离。

优选方案中，上述步骤（1）中，树脂层的厚度为0.5mm~3mm，树脂层的剥离强度≥100N/cm；步骤（1）中采用的是冷轧钢带，钢带的性能要求为：屈服强度为160~230 MPa，抗拉伸强度为270~380 MPa，伸长率≥26%。

采用三台挤出机共挤的方式分别完成基管1、高密度聚乙烯内管2和高密度聚乙烯料带4的制作，并实现多重包覆、熔接，使基管1、高密度聚乙烯内管2和钢肋3的结合更为紧密，使钢带增强聚乙烯螺旋波纹管既具有足够的抗压和抗冲击强度，又具有良好的柔韧性，大大增强其环刚度。产品成型后自然冷却，管材自身的应力在自然冷却过程中完全释放，从而保证了管材性能的稳定、可靠。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其各部分名称等可以不同，凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种新型钢带增强聚乙烯螺旋波纹管，包括基管，其特征是：还包括高密度聚乙烯内管、钢肋、高密度聚乙烯料带；钢肋包括钢带和树脂层，树脂层包裹在钢带的外面；高密度聚乙烯内管包裹在钢肋外面；所述基管的两端均具有开口，高密度聚乙烯内管螺旋状缠绕在基管外面并与基管熔接；高密度聚乙烯料带螺旋状缠绕在基管外面，高密度聚乙烯料带覆盖基管和高密度聚乙烯内管，高密度聚乙烯料带与基管、高密度聚乙烯内管均熔接。

2.一种新型钢带增强聚乙烯螺旋波纹管的生产工艺，其特征是：包括以下步骤：

（1）将树脂层均匀涂覆在钢带的外面并进行烘干形成钢塑带，即对钢带进行涂塑处理；

（2）将步骤（1）中的钢塑带通过成型机进行横向的压型处理，形成钢肋；

（3）使圆筒状模具旋转并作定向移动，同时通过第一挤出机挤出聚乙烯小管，聚乙烯小管缠绕在圆筒状模具的起始端上，聚乙烯小管随圆筒状模具的定向移动和旋转螺旋状缠绕在圆筒状模具的外表面并熔接成基管；

（4）将步骤（2）中的钢肋穿过第二挤出机的挤出模头，第二挤出机在挤出高密度聚乙烯内管的同时将钢肋包裹，高密度聚乙烯内管及钢肋缠绕在基管的起始端上，高密度聚乙烯内管及钢肋随着圆筒状模具的定向移动和旋转按照预定的螺距缠绕并熔接在基管的外表面；

（5））通过第三挤出机挤出高密度聚乙烯料带，高密度聚乙烯料带缠绕在基管的起始端上，高密度聚乙烯料带随着圆筒状模具的定向移动和旋转螺旋状缠绕并熔接在基管的外表面，高密度聚乙烯料带完全覆盖基管和高密度聚乙烯内管，从而形成一整体结构牢固的钢带增强聚乙烯螺旋波纹管；

（6）将钢带增强聚乙烯螺旋波纹管中间的圆筒状模具卸下，即进行脱模处理。

3.如权利要求2所述的新型钢带增强聚乙烯螺旋波纹管的生产工艺，其特征是：所述步骤（6）还包括将完成脱模处理的钢带增强聚乙烯螺旋波纹管进行修型处理，并在钢带增强聚乙烯螺旋波纹管至少其中一端开口处的内表面上埋设电熔丝，电熔丝的两个外接端露出在钢带增强聚乙烯螺旋波纹管外面。

4.如权利要求2所述的新型钢带增强聚乙烯螺旋波纹管的生产工艺，其特征是：所述步骤（3）中，在形成基管的起始端和末端时，圆筒状模具在预定时间内只作旋转而不作定向移动，在基管的起始端和末端形成加厚层。

5.如权利要求2所述的新型钢带增强聚乙烯螺旋波纹管的生产工艺，其特征是：所述步骤（2）中，钢肋的横向截面呈“∧”形。

6.如权利要求2所述的新型钢带增强聚乙烯螺旋波纹管的生产工艺，其特征是：所述第二挤出机、第三挤出机与所述圆筒状模具之间设置有预冷却装置，预冷却装置对所述的高密度聚乙烯内管、高密度聚乙烯料带进行预冷却。

7.如权利要求6所述的新型钢带增强聚乙烯螺旋波纹管的生产工艺，其特征是：通过控制所述高密度聚乙烯内管、高密度聚乙烯料带的缠绕压力来控制高密度聚乙烯内管、高密度聚乙烯料带与所述基管的熔接紧密程度。

8.如权利要求7所述的新型钢带增强聚乙烯螺旋波纹管的生产工艺，其特征是：所述步骤（4）、（5）中，熔接的温度为180℃~230℃，熔接的压力强度为14~22MPa。

9.如权利要求2所述的新型钢带增强聚乙烯螺旋波纹管的生产工艺，其特征是：所述步骤（1）中，树脂层的厚度为0.5mm~3mm，树脂层的剥离强度≥100N/cm。

10.如权利要求2所述的新型钢带增强聚乙烯螺旋波纹管的生产工艺，其特征是：所述步骤（1）中采用的是冷轧钢带，钢带的性能要求为：屈服强度为160~230 MPa，抗拉伸强度为270~380 MPa，伸长率≥26%。