CN110239154B - 一种高强度纤维拉挤管道 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强度纤维拉挤管道,该管道由浸染热固性的基体组成；所述的基体包括截面呈环状的纤维整体层，在纤维整体层的外侧围绕设置有多根径向分布的纤维丝；所述径向纤维丝的外侧分别设置有缠绕层，缠绕层的外侧设置有加固层；所述的缠绕层包括正向缠绕的玻璃纤维层和反向缠绕的玻璃纤维层。拉挤管道的抗撕裂性能和抗冲击性能均能达到行业规定的标准值；本发明提出的拉挤管道，在保证拉挤管道的各个性能达标的同时，还增加了拉挤管道的生产效率，降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及拉挤管道技术领域，具体涉及一种高强度纤维拉挤管道。
背景技术
现有的纤维编绕拉挤管道一般形状为圆柱形或矩形管道，管子表面呈光滑状，管子为多层纤维结构，内外表面层由纤维编织物覆盖，中间设有多个纵向或环向分布的纤维层。纤维编绕拉挤管道需要性能检测时，会沿其径向任意截取一段8毫米的管道，并对其进行性能指标的检测，需要保证以下六个指标达到行业规定的标准值：1.拉伸强度：≥200MPa；2.浸水后拉伸强度：≥170MPa；3.巴氏硬度：≥38；4.环刚度（5%）：≥25MPa；5.弯曲负载热变形温度：≥160MPa；6.落锤冲击试验：试样内，外层结构不应有明显分层、裂缝或断裂。
现有的纤维编绕拉挤管道采用的是内外编织，基本具备了抗压、抗弯和抗内压性能；但是在截取一段8毫米后，其纤维的整体性较差，使其抗撕裂和抗冲击性能较差。抗撕裂性能是指管子拉伸强度的参数，抗冲击性能是指管子落锤冲击试验的参数。
另外，由于现有的纤维编绕拉挤管道采用的是内外编织，其生产设备需要结合编织机，编织机上设置有多个线盘，因此，需要多个工人看护设备，时刻监测线盘上的出线状态；而且其生产速度较慢，每分钟的产量恒定值为30CM，其生产效率较低。使得内外编织的纤维编绕拉挤管道的生产成本很高。
发明内容
针对上述的技术问题，本技术方案提供了一种高强度纤维拉挤管道,能有效的解决上述问题。
本发明通过以下技术方案实现：
一种高强度纤维拉挤管道,该管道由浸染热固性基体的纤维组成；包括截面呈环状的纤维整体层，在纤维整体层的外侧围绕设置有多根径向分布的纤维丝；所述径向纤维丝的外侧分别设置有缠绕层，缠绕层的外侧设置有加固层；所述的缠绕层包括正向缠绕的纤维层和反向缠绕的纤维层。
进一步的，所述的纤维整体层和加固层采用经纬线玻璃纤维布。
进一步的，所述的纤维整体层采用经纬线玻璃纤维布，所述加固层采用编织纤维外层；所述编织纤维外层包括多组径向设置的纤维A，以及围绕纤维A编织的纤维B和纤维C；所述每一组径向设置的纤维A大于1根。
进一步的，所述的纤维整体层采用编织纤维内层，所述加固层采用经纬线玻璃纤维布；所述编织纤维内层包括沿径向编织的纤维E和纤维F。
进一步的，所述经纬线玻璃纤维布的衔接处设置有重叠的接缝，所述接缝的宽度大于或等于管道周长的十分之一。
进一步的，所述正向缠绕的纤维层，其缠绕的纤维相互平行且与垂直于水平线的垂直线形成夹角α；所述反向缠绕的纤维层，其缠绕的纤维相互平行且与垂直于水平线的垂直线形成夹角β。
进一步的，所述的夹角α与夹角β的角度相同。
进一步的，所述的缠绕层，在沿径向截取的任一段8毫米中，其所缠绕的纤维在一圈半以上。
进一步的，所述浸染热固性基体采用聚酯树脂或环氧树脂或酚醛树脂。
进一步的，所述的编织纤维外层和编织纤维内层采用柔性有机纤维材料，所述的柔性有机纤维材料是玻璃纤维或涤纶纤维或锦纶纤维或碳纤维或芳纶纤维； 所述径向分布的纤维丝、纤维A和缠绕层采用玻璃纤维或玄武纤维或碳纤维。
有益效果
本发明提出的一种高强度纤维拉挤管道,与现有技术相比较，其具有以下有益效果：
（1）将内侧的纤维整体层和外侧的加固层中至少一侧采用经纬线玻璃纤维布，在其任意截取的8毫米段时；能保证拉挤管道纤维的整体性，不会出现松散的现象；使得拉挤管道的抗撕裂性能和抗冲击性能均能达到行业规定的标准值；保证了拉挤管道的性能。
（2）由于内侧的纤维整体层和外侧的加固层中至少一侧采用经纬线玻璃纤维布，在生产过程中至少减少了一半的编织线盘，可以减少生产设备的看护工人。而且，由于编织线盘的减少，减少了生产中编织过程出现的摩擦力，从而可以增加生产速度。当拉挤管道的内侧或外侧产用编织层时，其每分钟的产量恒定值为60CM，其生产效率高出双编织拉挤管道的一倍。当拉挤管道的内外侧都采用经纬线玻璃纤维布时，其生产效率会更高。增加了拉挤管道的生产效率，降低了拉挤管道的生产成本。
（3）将每一组纤维A都大于一根的设置，增加了拉挤管道的抗弯性能，从而可以增加独立的拉挤管道的长度。
（4）接缝的设定，能够有效的克服经纬线玻璃纤维布衔接处接缝的不稳定性，使得拉挤管道能够达到标准的抗撕裂性。以及缠绕层在8毫米的长度之内至少有一圈半的设定，能进一步的增加拉挤管道的性能。
（5）夹角α与夹角β的设定，可以增加缠绕层的稳定性和牢固性，从而能进一步的增加拉挤管道的抗压性和抗内压的性能。
附图说明
图1是本发明中实施例1的整体结构示意图。
图2是本发明中实施例1的截面示意图。
图3是本发明中实施例2的整体结构示意图。
图4是本发明中实施例2的截面示意图。
图5是本发明中实施例3的整体结构示意图。
图6是本发明中实施例3的截面示意图。
附图中的标志：1-纤维整体层、11-经纬线玻璃纤维布、12-编织纤维内层、121-纤维E、122-纤维F、2-径向分布的纤维丝、31-正向缠绕纤维层、32-反向缠绕纤维层、4-加固层、41-经纬线玻璃纤维布、42-编织纤维外层、421-纤维A、422-纤维B、423-纤维C。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围。
实施例1：
如图1-2所示，一种高强度纤维拉挤管道,该管道由浸染热固性基体的纤维组成；包括截面呈环状的纤维整体层1，在本实施例中，纤维整体层1为经纬线玻璃纤维布11，在经纬线玻璃纤维布11的外侧围绕设置有多根径向分布的纤维丝2；径向分布的纤维丝2均匀分布且铺满经纬线玻璃纤维布11的外侧。径向纤维丝2的外侧分别设置有缠绕层，在缠绕层中，沿径向截取的任一段8毫米中，其所缠绕的玻璃纤维在一圈半以上。缠绕层的外侧设置有加固层4，本实施例的加固层采用的是包裹在缠绕层外侧的经纬线玻璃纤维布41；拉挤管道的内侧和外侧采用的经纬线玻璃纤维布11/41的衔接处均设置有重叠的接缝，接缝的宽度在管道周长的十分之一以上。
其中，缠绕层包括正向缠绕的纤维层31和反向缠绕的纤维层32。正向缠绕的纤维层31，其缠绕的纤维相互平行且与垂直于水平线的垂直线形成夹角α；所述反向缠绕的纤维层32，其缠绕的纤维相互平行且与垂直于水平线的垂直线形成夹角β。夹角α与夹角β的角度相同。
在本实施例中，浸染热固性基体采用聚酯树脂或环氧树脂或酚醛树脂。经纬线玻璃纤维布采用的是泰州宇冠复合材料有限公司提供的型号为400g*200mm*8kg的经纬线玻璃纤维布。径向分布的纤维丝和缠绕层采用玻璃纤维或玄武纤维或碳纤维。
本实施例中拉挤管道的拉伸强度：208MPa；浸水后拉伸强度： 182MPa；巴氏硬度：40；环刚度（5%）：52MPa；弯曲负载热变形温度：178MPa；落锤冲击试验合格。均超过了行业规定的标准值。
实施例2：
如图3-4所示，一种高强度纤维拉挤管道,该管道由浸染热固性基体的纤维组成；包括截面呈环状的纤维整体层1，在本实施例中，纤维整体层1为纬线玻璃纤维布11，经纬线玻璃纤维布11的衔接处均设置有重叠的接缝，接缝的宽度在拉挤管道周长的十分之一以上。在经纬线玻璃纤维布11的外侧围绕设置有多根径向分布的纤维丝2；径向分布的纤维丝2均匀分布且铺满经纬线玻璃纤维布11的外侧。径向纤维丝2的外侧分别设置有缠绕层，在缠绕层中，沿径向截取的任一段8毫米中，其所缠绕的玻璃纤维在一圈半以上。缠绕层的外侧设置有加固层4，本实施例的加固层4采用编织纤维外层42；所述编织纤维外层42包括多组径向设置的纤维A421，以及围绕纤维A421编织的纤维B422和纤维C423；本实施例中的每一组径向设置的纤维A421为2根。纤维A421沿径向呈凸起状，增强了管道径向的抗压强度，并在管体表面形成间隔的凸起状，使得凸起部分与压力物理接触时形成受力区，未凸起部分成为压力释放区，提高了管道的受力强度。
其中，缠绕层包括正向缠绕的纤维层31和反向缠绕的纤维层32。正向缠绕的纤维层31，其缠绕的纤维相互平行且与垂直于水平线的垂直线形成夹角α；所述反向缠绕的纤维层32，其缠绕的纤维相互平行且与垂直于水平线的垂直线形成夹角β。夹角α与夹角β的角度相同。
在本实施例中，浸染热固性基体采用聚酯树脂或环氧树脂或酚醛树脂。经纬线玻璃纤维布采用的是泰州宇冠复合材料有限公司提供的型号为400g*200mm*8kg的经纬线玻璃纤维布。编织纤维外层采用柔性有机纤维材料，柔性有机纤维材料是玻璃纤维或涤纶纤维或锦纶纤维或碳纤维或芳纶纤维；径向分布的纤维丝、纤维A和缠绕层采用玻璃纤维或玄武纤维或碳纤维。
本实施例中拉挤管道的拉伸强度：216MPa；浸水后拉伸强度： 180MPa；巴氏硬度：40；环刚度（5%）：59MPa；弯曲负载热变形温度：183MPa；落锤冲击试验合格。均超过了行业规定的标准值。
实施例3：
如图5-6所示，一种高强度纤维拉挤管道,该管道由浸染热固性基体的纤维组成；包括截面呈环状的纤维整体层1，在本实施例中，纤维整体层1采用编织纤维内层12，编织纤维内层12包括沿径向编织的玻璃纤维E121和玻璃纤维F122。在编织纤维内层12的外侧围绕设置有多根径向分布的纤维丝2；径向分布的纤维丝2均匀分布且铺满编织纤维内层12的外侧。径向纤维丝2的外侧分别设置有缠绕层，在缠绕层中，沿径向截取的任一段8毫米中，其所缠绕的玻璃纤维在一圈半以上。缠绕层的外侧设置有加固层，本实施例的加固层采用的是包裹在缠绕层外侧的经纬线玻璃纤维布41；其外侧采用的经纬线玻璃纤维布41的衔接处均设置有重叠的接缝，接缝的宽度在管道周长的十分之一以上。
其中，缠绕层包括正向缠绕的纤维层31和反向缠绕的纤维层32。正向缠绕的纤维层31，其缠绕的纤维相互平行且与垂直于水平线的垂直线形成夹角α；所述反向缠绕的纤维层32，其缠绕的纤维相互平行且与垂直于水平线的垂直线形成夹角β。夹角α与夹角β的角度相同。
在本实施例中，浸染热固性基体采用聚酯树脂或环氧树脂或酚醛树脂。经纬线玻璃纤维布采用的是泰州宇冠复合材料有限公司提供的型号为400g*200mm*8kg的经纬线玻璃纤维布。编织纤维内层采用柔性有机纤维材料，柔性有机纤维材料是玻璃纤维或涤纶纤维或锦纶纤维或碳纤维或芳纶纤维；径向分布的纤维丝和缠绕层采用玻璃纤维或玄武纤维或碳纤维。
本实施例中拉挤管道的拉伸强度：222MPa；浸水后拉伸强度： 185MPa；巴氏硬度：42；环刚度（5%）：62MPa；弯曲负载热变形温度：190MPa；落锤冲击试验合格。均超过了行业规定的标准值。
Claims (6)
1.一种高强度纤维拉挤管道 ,该管道由浸染热固性基体的纤维组成；其特征在于：包括截面呈环状的纤维整体层（1），在纤维整体层（1）的外侧围绕设置有多根径向分布的纤维丝（2）；所述径向分布的纤维丝（2）的外侧分别设置有缠绕层，缠绕层的外侧设置有加固层（4）；
所述的纤维整体层（1）和加固层（4）均采用经纬线玻璃纤维布；或所述的纤维整体层（1）采用经纬线玻璃纤维布（11），所述加固层（4）采用编织纤维外层（42）；或所述的纤维整体层（1）采用编织纤维内层（12），所述加固层（4）采用经纬线玻璃纤维布（41）；
所述的缠绕层包括正向缠绕的纤维层（31）和反向缠绕的纤维层（32）；所述正向缠绕的纤维层（31），其缠绕的纤维相互平行且与垂直于水平线的垂直线形成夹角α；所述反向缠绕的纤维层（32），其缠绕的纤维相互平行且与垂直于水平线的垂直线形成夹角β；夹角α与夹角β的角度相同；所述的缠绕层，在沿径向截取的任一段8毫米中，其所缠绕的玻璃纤维在一圈半以上。
2.根据权利要求1所述的一种高强度纤维拉挤管道 ,其特征在于：所述的纤维整体层（1）采用经纬线玻璃纤维布（11），所述加固层（4）采用编织纤维外层（42）；所述编织纤维外层（42）包括多组径向设置的纤维A（421），以及围绕纤维A（421）编织的纤维B（422）和纤维C（423）；所述每一组径向设置的纤维A（421）大于1根。
3.根据权利要求1所述的一种高强度纤维拉挤管道 ,其特征在于：所述的纤维整体层（1）采用编织纤维内层（12），所述加固层（4）采用经纬线玻璃纤维布（41）；所述编织纤维内层（12）包括沿径向编织的纤维E（121）和纤维F（122）。
4.根据权利要求1-3其中任一项所述的一种高强度纤维拉挤管道 ,其特征在于：所述经纬线玻璃纤维布的衔接处设置有重叠的接缝，所述接缝的宽度大于或等于管道周长的十分之一。
5.根据权利要求1-3其中任一项所述的一种高强度纤维拉挤管道，其特征在于：所述浸染热固性基体采用聚酯树脂或环氧树脂或酚醛树脂。
6.根据权利要求1-3其中任一项所述的一种高强度纤维拉挤管道，其特征在于：所述的编织纤维外层和编织纤维内层采用柔性有机纤维材料，所述的柔性有机纤维材料是玻璃纤维或涤纶纤维或锦纶纤维或碳纤维或芳纶纤维；所述径向分布的纤维丝、纤维A和缠绕层采用玻璃纤维或玄武纤维或碳纤维。
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