CN110039797A - 一种紫外光固化管道材料制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种紫外光固化管道材料制造工艺，包括干料铺陈、浸渍液配料、浸渍、折叠包装步骤；其中干料铺陈：按序叠压内膜、玻纤、外膜、无纺布；浸渍液配料：混合树脂、增稠剂、稀释剂、紫外光引发剂；浸渍：真空泵抽吸，浸渍液填充入干料半成品层间缝隙中，使充分浸润，并碾压，反复操作，晾干、保存。本发明的产品可长期在‑50～200℃温度范围内使用，预计使用年限可达70年左右，并且具有优越的耐磨性、抗冲击性、耐腐蚀性，具有重量轻便、方便施工、固化可靠、施工周期短、后期维护方便的特点，具有广泛的应用前景和极大的商业价值。
Description
技术领域
本发明属于非开挖管道修复技术领域，尤其涉及一种紫外光固化管道材料制造工艺。
背景技术
如今，地下管网的铺设也不断延伸到各个地方。由于受到输送、使用过程中的磨损、老化、腐蚀等影响，管道出现需要修复或者更换的情况。传统的地下管道修补需要先挖开地面，再进行修复和更换管道的施工，最后填补路面。这样的开挖施工方法效率低，对路面交通造成了诸多不便。
非开挖管道修复技术从上个世纪70年代在发达国家兴起，近年来在我国也逐渐得到越来越广泛的应用；该技术不仅效率高，且对周围的交通、环境、对其他管线的影响小，具有显著的优越性。其中，紫外光固化管道修复技术(UV内衬)是非开挖管道修复技术领域的其中一种，使修复地下管线工作达到了高效益、低消耗的效果。紫外光固化管道修复材料(UV内衬)是一种用树脂浸渍的管材，通过人工工作井输送到准备整修的管道中并在那里进行硬化，从而使地下管道得到修复，紫外光固化管道修复材料(UV内衬)提供额外的管道系统的支撑力，有了此种工艺，可以省却耗费巨大的开挖工作，极大的缩短修复周期，以及减少了整修路面和恢复环境的成本，对环境的影响很小。尤其，紫外光固化管道修复材料(UV内衬)在安装和固化过程中产生明显低的二氧化碳排放量。同时，其具有其它工程塑料所无可比拟的耐磨损、耐冲击、耐腐蚀、耐高温等特性，不结垢、耐候性优良、减震吸收冲击能大、应力集中小、吸水率低、卫生无毒等优点。
因此，业界正在大力开发紫外光固化管道材料，各种原材料的改性工艺和成品材料的成型工艺层出不穷，但不同的管道材料，其在耐磨性、抗冲击性、耐腐蚀性、耐老化性、适用温度范围等方面参差不齐，因此需要开发一种全新的紫外光固化管道材料的制备工艺，尤其是耐老化性强和适用范围广的固化管道材料，以提高该种新技术的应用价值。
发明内容
发明目的：本发明提出一种紫外光固化管道材料制造工艺，应用该工艺能得到具有良好综合性能的固化管道修复材料，尤其是具有优良耐老化性、适用温度范围宽的固化管道材料，以解决现有技术中存在的问题。
发明内容：一种紫外光固化管道材料制造工艺，包括以下步骤：
(1)、干料铺陈：利用铺陈折叠机按照从下至上为内膜、玻纤、外膜、无纺布的顺序铺陈叠压，形成干料半成品；所述内膜和外膜分别采用单面粘胶和双面粘胶的透明胶材质；
(2)、浸渍液配料：将树脂、增稠剂、稀释剂、紫外光引发剂在混合容器中复配成浸渍液，备用；所述稀释剂相对于所述树脂为反应性稀释剂；
(3)、浸渍：在一封闭容器中，用真空泵抽吸至相对真空度高于-30mbar；将浸渍液填充入干料半成品层间缝隙中，使浸渍液与干料半成品充分浸润，并碾压，如此反复3～10次，浸渍温度在30℃以下，总浸渍时间在45-120min；浸渍完成后晾干，得到浸渍半成品，在15℃以下保存；
(4)、折叠包装：将浸渍半成品折叠、包装得到固化管道材料成品料。
作为优选，所述树脂为带乙烯基的聚酯树脂。带乙烯基的反应性的聚酯树脂在紫外光作用下可反应固化成为固化管道主要组成。
作为优选，所述透明胶的热塑性塑料成分为热塑性塑料。热塑性塑料可柔性弯曲延伸，对本发明使用的材料管道修复填充延伸不受限。
作为优选，树脂、增稠剂、稀释剂、紫外光引发剂的重量分比例为100：(1.6-2.0)：(12-45)：(1.0-1.35)。以上比例保证了固化管道修复材料具有良好的反应固化性能和较宽的使用范围。
进一步，所述增稠剂为Luvatol MK 25增稠剂。该增稠剂为进口原料，是实现材料修复性能的重要主组分之一。
作为优选，每m2的固化管道材料成品料所含的玻纤的重量为680～1150g。玻纤的重量决定材料主强度和耐腐蚀性能，其合理的重量比例能实现最佳的性能和较好的经济性。
作为优选，所述稀释剂为脂肪链碳原子数C2～C5的含苯基的烯烃或脂肪链碳原子数C4～C10的不饱和酯类。以上稀释剂的原料具有良好反应性和合适的链长度和聚合度，固化后性能可靠。
作为优选，所述固化管道材料成品料的总厚度为3-21mm。
作为优选，所述玻纤为ECR玻纤，所述ECR玻纤包含以下重量份的组分：
进一步，所述ECR玻纤的长度在0.3-6mm，直径在2-50μm。玻纤的长度和直径保证了合适的强度和柔性的平衡。
和现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明的固化管道材料制备方法简便，主要原材料进口，层次结构简单，但浸渍工艺独特，能够确保树脂与玻纤及其上下的膜材料或布料浸润，确保后期可靠的固化。在实际应用中，按照本发明实施例制备的产品使用寿命长，可长期在-50～200℃温度范围内使用，预计使用年限可达70年左右，并且具有优越的耐磨性、抗冲击性、耐腐蚀性，具有重量轻便、方便施工、固化可靠、施工周期短、后期维护方便的特点，具有广泛的应用前景和极大的商业价值。
附图说明
图1是本发明实施例的管道层次结构示意图。
图中：1-内膜，2-玻纤，3-外膜，31-无纺布。
具体实施方式
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例作简单的介绍。
实施例1～5
一种紫外光固化管道材料制造工艺，包括以下步骤：
(1)、干料铺陈：利用铺陈折叠机按照从下至上为内膜1、玻纤2、外膜3、无纺布31的顺序铺陈叠压，形成干料半成品；所述内膜和外膜分别采用单面粘胶和双面粘胶的透明胶材质；
(2)、浸渍液配料：将树脂、增稠剂、稀释剂、紫外光引发剂在混合容器中复配成浸渍液，备用；所述稀释剂相对于所述树脂为反应性稀释剂；
(3)、浸渍：在一封闭容器中，用真空泵抽吸至相对真空度高于-30mbar；将浸渍液填充入干料半成品层间缝隙中，使浸渍液与干料半成品充分浸润，并碾压，如此反复3～10次，浸渍温度在30℃以下，总浸渍时间在45-120min；浸渍完成后晾干，得到浸渍半成品，在15℃以下保存；
(4)、折叠包装：将浸渍半成品折叠、包装得到固化管道材料成品料。
如图1，固化管道材料成品料后期卷制加工形成管道材料，该管道材料的层次结构如图1所示。
其中，所述树脂为带乙烯基的聚酯树脂，其聚合单体包含碳原子数C2-C5的不饱和单体，并且聚合后的聚酯树脂带乙烯基端基，该树脂基于ISO NPG，基本DIN18820-1，第一类，第三组，以及DIN16946的第三类，或者高级乙烯酯，此原料优选从密歇根州米德兰的陶氏化学公司(The Dow Chemical Company,Midland MI)进口；所述透明胶的热塑性塑料成分为热塑性塑料，包括但不限于：低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、ABS树脂、聚丙烯、聚酰胺、热塑性聚酰亚胺、聚环氧丙烷、聚苯醚、水性聚氨酯、聚碳酸酯、聚酯树脂、环氧树脂、聚丙烯酸酯、聚乙烯酯、聚氯乙烯、聚硅氧烷、聚醚、PEK、PEEK、EVA、PBT、PET、酮基树脂。所述稀释剂为脂肪链碳原子数C2～C5的含苯基的烯烃或脂肪链碳原子数C4～C10的不饱和酯类，优选苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、3-苯基-1-丙烯。
其中，所述ECR玻纤的长度在0.3-6mm，直径在2-50μm。
其中，树脂、增稠剂、稀释剂、紫外光引发剂的重量分比例为100：(1.6-2.0)：(12-45)：(1.0-1.35)，所述增稠剂为Luvatol品牌的型号为Luvatol MK 25增稠剂。
更为具体地，表1-1和表1-2列出了，在所述固化管道材料成品料的总厚度为7.4-21mm的情况下，分别在夏季(5～10月)和冬季(11-4月)，实施例1～5中树脂、增稠剂、稀释剂、紫外光引发剂的组分关系；而在固化管道材料成品料的总厚度为3-7.4mm的情况下，不需要添加光引发剂，在夏季和冬季，对应组分关系分别为表1-1和表1-2中除去光引发剂后的组分关系。
表2列出了ECR玻纤中的各组分关系。
表1-1树脂、增稠剂、稀释剂、紫外光引发剂的组分关系(夏季)
表1-2树脂、增稠剂、稀释剂、紫外光引发剂的组分关系(冬季)
表2ECR玻纤中的组分关系
其中，每m2的固化管道材料成品料所含的玻纤的重量为680～1150g。
表3列出了实施例1～5的固化管道材料成品料的基本性能表征，该性能表征基于DIN EN ISO2078标准，以及相关标准DIN EN ISO 14020-1，DIN EN ISO 14020-2，DIN ENISO 14020-3。
表3固化管道材料成品料的基本性能表征
以上数据说明了固化管道材料成品料的基本性能。在实际应用中，按照本发明实施例制备的产品使用寿命长，可长期在-50～200℃温度范围内工作数十年，预计使用年限可达70年左右，并且具有优越的耐磨性、抗冲击性、耐腐蚀性，重量轻便，方便施工。
以上实施例仅用以说明本发明的优选技术方案，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明原理的前提下，所做出的若干改进或等同替换，均视为本发明的保护范围，仍应涵盖在本发明的权利要求范围中。
Claims (10)
1.一种紫外光固化管道材料制造工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、干料铺陈：利用铺陈折叠机按照从下至上为内膜、玻纤、外膜、无纺布的顺序铺陈叠压，形成干料半成品；所述内膜和外膜分别采用单面粘胶和双面粘胶的透明胶材质；
(2)、浸渍液配料：将树脂、增稠剂、稀释剂、紫外光引发剂在混合容器中复配成浸渍液，备用；所述稀释剂相对于所述树脂为反应性稀释剂；
(3)、浸渍：在一封闭容器中，用真空泵抽吸至相对真空度高于-30mbar；将浸渍液填充入干料半成品层间缝隙中，使浸渍液与干料半成品充分浸润，并碾压，如此反复3～10次，浸渍温度在30℃以下，总浸渍时间在45-120min；浸渍完成后晾干，得到浸渍半成品，在15℃以下保存；
(4)、折叠包装：将浸渍半成品折叠、包装得到固化管道材料成品料。
2.根据权利要求1所述的一种紫外光固化管道材料制造工艺，其特征在于，所述树脂为带乙烯基的聚酯树脂。
3.根据权利要求1或述的一种紫外光固化管道材料制造工艺，其特征在于，所述透明胶的热塑性塑料成分为热塑性塑料。
4.根据权利要求1所述的一种紫外光固化管道材料制造工艺，其特征在于，树脂、增稠剂、稀释剂、紫外光引发剂的重量分比例为100：(1.6-2.0)：(12-45)：(1.0-1.35)。
5.根据权利要求4所述的一种紫外光固化管道材料制造工艺，其特征在于，所述增稠剂为Luvatol MK 25增稠剂。
6.根据权利要求1所述的一种紫外光固化管道材料制造工艺，其特征在于，每m2的固化管道材料成品料所含的玻纤的重量为680～1150g。
7.根据权利要求1所述的一种紫外光固化管道材料制造工艺，其特征在于，所述稀释剂为脂肪链碳原子数C2～C5的含苯基的烯烃或脂肪链碳原子数C4～C10的不饱和酯类。
8.根据权利要求1所述的一种紫外光固化管道材料制造工艺，其特征在于，所述固化管道材料成品料的总厚度为3-21mm。
9.根据权利要求1所述的一种紫外光固化管道材料制造工艺，其特征在于，所述玻纤为ECR玻纤，所述ECR玻纤包含以下重量份的组分：
10.根据权利要求9所述的一种紫外光固化管道材料制造工艺，其特征在于，所述ECR玻纤的长度在0.3-6mm，直径在2-50μm。
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