CN111016146A - 高强度、耐拉伸rf钢塑复合增强缠绕管及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了高强度、耐拉伸RF钢塑复合增强缠绕管及其制备方法，包括如下步骤：1)挤出系统加热；2)开机启动型材挤出机，熔融型坯挤出口模后，观察物料塑化情况无异常时，将熔融物料与牵引绳连在一起；3)冷却及定型：将上步骤型材挤出机机头挤出的型坯穿过水槽，对型材进行水浸冷却；4)牵引：定型好的型材牵至牵引机后，调整牵引机履带夹紧度，保证牵引速度与缠绕成型速度协调一致；5)缠绕：将上步骤得到的型材缠绕在成型盘上，调整缠绕螺旋角，将熔融的热融胶沿着型材的缠绕方向挤入型材与型材形成的螺旋角之间，并放下压辊进行压实平整，同时进行喷淋冷却；6)锯切；7)平口；8)检查、喷字。

Description

高强度、耐拉伸RF钢塑复合增强缠绕管及其制备方法
技术领域
本发明涉及塑料管材技术领域，具体涉及高强度、耐拉伸RF钢塑复合增强缠绕管及其制备方法。
背景技术
随着城市建设发展需求，人们对生活环境质量也提出更高需求。各级政府在加大城市建设投入和旧城区的改造同时，水污染的治理和水资源的保护工作尤为重要。新建和改造排水管网的工程量与日俱增，工程所需大量管道，这些管道的功能性、经济性、耐久性需求也逐渐提升，以避免管道破损造成管道修复、更换造成的经济、时间、人工成本的提升。由此，新型塑料管材的前景十分广阔。新型塑料管材是指利用塑料为主要原料加工而成的管材，与传统材料管材相比，具有明显的环保和施工优势，且具有流体通透性好、强度高、密封严、耐腐蚀、重量轻、使用寿命长、连接处不渗漏、具有一定挠度等优点。
在国外，新型塑料排水管代替金属管、水泥管、钢筋水泥管、陶制管等传统管材已成为大势，欧洲市场各种塑料管道应用量最大的是排水管，如市政排水、室内外排水管等。塑料管道行业发展迅速，产品种类和质量也在不断提升。塑料管道在我国广泛应用于建筑给排水、建筑供暖、城市燃气输送、农村沼气输送、城镇自来水、市政排水、排污，农业灌溉、矿山、工业等诸多领域。目前，国内塑料管材生产企业共有3000多家，共产能1700余万吨。2010年，全国塑料管材产量创纪录地达到800万吨，出口量再创历史新高，达39.6万吨，同比增长24.53％。
通过对市场的分析，我国现阶段埋地排水管道中，塑料管的使用量要达到30％以上，意味着城市排水官网平均每年新增管道长约10000km新增塑料排水管道就达到3000km。目前，我国运行着的其中70％以上为20世纪80年代以前铺设的城市市政公用设施。其中，城市排污管网总长度为12万km，占城市市政公用设施70％以上，其主要材料是混凝土管、铸铁管、陶制管以及用砖石砌成的暗渠，大部分已年久失修，管道腐烂，接头渗漏极为严重。管道破损、塌陷、堵塞时有发生，进一步造成对城市环境及地下水的污染。过去成市排水管网设计的口径普遍较小，相对于日益增长的城市人口和城市规模的不断扩大，已不能满足城市发展所需。因此，对城市老旧、落后和破损的排污管道改造和更替工作，导致塑料管道需求量激增。
传统的塑钢缠绕管主要由聚乙烯材料制成的光滑内壁及与内壁螺旋缠绕为一体的钢带材制成，管材的环钢度比较高，但该种管材大多是埋设于地面下，由于土壤的下沉易使得管材发生一定的移位，或是管材受到土壤、重物的长期挤压等因素会导致管材的破裂。特别是径口较大的塑钢缠绕管材更容易破裂，并且管道破裂后需要挖开泥土，更换、维修既费时又费力。
现有的塑钢缠绕管存在以下不足：
1、传统的塑钢缠绕管由钢塑复合的带材经螺旋缠绕焊接，并在边缘处搭接而成。成型的管材成螺旋直肋结构，一般由内层聚乙烯、螺旋设置的钢带和外层的螺旋波纹状外层聚乙烯构成，螺旋钢带设置在外层聚乙烯和内层聚乙烯之间。
2、管体内多为设有带材钢板形制为立式结构，其竖向缠绕于管体内，在施工或运输过程中，由于外力或长期恶劣环境的作用或影响，容易戳破管外壁，造成管道整体使用：寿命缩短。塑钢缠绕管中钢带与塑料粘接的稳定性、牢固性是影响其产品性能的关键因素。塑钢缠绕钢管面临刚性较低，面临无法承受压力而破裂的问题。
3、围绕传统的大口径塑钢缠绕管铺设于地下使用时，由于土壤下沉容易造成管道发生位移或管材破裂，以及塑钢缠绕管采用电热熔带连接造成成本高、连接处易腐蚀等问题。
需要研究开发高强度、耐拉伸RF钢塑复合增强缠绕管。
发明内容
本发明的目的针对现有技术的不足，提供高强度、耐拉伸RF钢塑复合增强缠绕管及其制备方法，利用一步法生产钢塑复合增强缠绕管管材。采用一步法工艺生产塑钢复合异形带材，钢带与熔融塑料在复合机头内一次完成两种材料的结构复合，复合成型后塑钢复合异形带材结构尺寸稳定、包覆均匀完整，得到的产品超过建设部标准CJ/T270-2007《聚乙烯塑钢缠绕排水管》要求，得到的高强度、耐拉伸RF钢塑复合增强缠绕管，由钢塑复合的异型带材经螺旋缠绕焊接制成，其内壁光滑平整，具有耐腐蚀、质量轻、安装简便、流量大，寿命长等优点，可代替高能耗材质(水泥、铸铁、陶瓷等)制作的管材，属环保绿色产品。
高强度、耐拉伸RF钢塑复合增强缠绕管的制备方法，包括如下步骤：
1)挤出系统加热：将型材挤出机与熔胶挤出机加热至210-220℃，保温；
2)开机：将重量比为90-95％的聚乙烯(PE)和5-10％的色母，放入启动型材挤出机，熔融型坯挤出口模后和钢带混合成工字型，观察物料塑化情况无异常时，将熔融物料与牵引绳连在一起；
3)冷却及定型：将上步骤型材挤出机机头挤出的型坯穿过水槽，对型材进行水浸冷却，确保型坯不在牵引及本身重量影响下变形，当型材引至牵引机位置时，开启真空泵，确定型材在真空吸附下变得平整后，打开补水阀和管道泵，将水槽内的水位补至规定位置，以保证型材质量；
4)牵引：定型好的型材牵至牵引机后，调整牵引机履带夹紧度，保证牵引速度与缠绕成型速度协调一致；
5)缠绕：将上步骤得到的型材缠绕在成型盘上，调整缠绕螺旋角，同时调整热风机、导轮的位置，将熔融的热融胶沿着型材的缠绕方向挤入型材与型材形成的螺旋角之间，并放下压辊进行压实平整，同时进行喷淋冷却；
6)锯切：当缠绕管材达到产品规定长度时，开启锯切机，锯切机位移速度与缠绕速度必须同步；
7)平口：将锯切后的管子用电刨子平整管口；
8)检查、喷字：检查，确认管材完好后喷上标识。
本发明步骤2)所述的口模，口模的内径200-2000mm；
步骤2)所述的观察物料塑化情况无异常，是指物料中无杂质、不塑化成分。
步骤3)所述的水浸冷却，水浸冷却温度是25-30℃；步骤3)所述的真空度，是4MPa。
步骤5)所述的调整缠绕螺旋角，是指通过手轮、蜗轮减速器、连杆调整缠绕螺旋角到25-70°。
步骤5)所述的缠绕，在缠绕过程中严禁型材的熔胶部分渐上水珠。
步骤6)所述的规定长度，是指6-10米，锯切长度充分考虑纵向收缩率。
步骤6)所述的检查、喷字，是指检查管材粘接缝是否粘接牢固，内外表面是否平整，有无凹凸现象，确认管材完好后喷上标识。
本发明还涉及采用商住制备方法得到的高强度、耐拉伸RF钢塑复合增强缠绕管，具有以下特性：
1、耐化学性：不被污染、废水及化学药品腐蚀，不因土壤中腐烂物质而腐蚀；
2、耐老化：管材通常为黑色，可承受存放和施工过程中太阳的直晒；
3、耐寒性：管材在-60℃环境中不会被冻裂及膨胀漏水；
4、重量轻：便于运输，施工方便，是水泥管重量的1/8，埋管只需挖土机，不需大型设备；
5、连接方便：管材可先在沟外连接，用挖土机推到沟中，减少工程时间和费用；
6、耐磨性优越：比钢管、水泥管耐磨，生活水废渣通运能力强；
7、排水流通性优越：内部光滑，减少摩擦，排水速度快；
8、经济性：施工、管理、维修费用低；
9、环境影响：HDPE是无毒性原料，对土地等环境无害，并且能够再生利用。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、本发明得到的缠绕管提高了缠绕管刚度，在传统钢带及基础上将钢带截面设为工字型，增加了上下两承压面的同时也增加了钢带与塑料粘接的面积，通过两面可更好的保证立式结构，进而达到提高缠绕管刚度的目的。耐冲击、耐压，地基下沉情况下也不破裂，而且变形后复原性强，对地基都有很好的适应性。
2、产品重量轻，成本低，并且容易成形大口径管道。废管可回收利用，成品率高。耐化学性、抗冲击、耐老化、耐寒性、连接方便、耐磨性优越、抗压和抗拉伸性好。
3、本发明得到的缠绕管，带材两侧设置阶梯状的公母接口和对应的卡钩结构，保证管体内壁平齐，减少管壁对流体流动的影响。
附图说明
图1是本发明高强度、耐拉伸RF钢塑复合增强缠绕管生产技术路线图。
具体实施方式
下面以具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于这些实施例。
实施例1：
高强度、耐拉伸RF钢塑复合增强缠绕管的制备方法，包括如下步骤：
1)挤出系统加热：将型材挤出机与熔胶挤出机加热至200-220℃，保温；
2)开机：将重量比为90％的聚乙烯(PE)和10％的色母，放入启动型材挤出机，熔融型坯挤出口模(口模的内径200-2000mm)后和钢带混合成工字型，观察物料塑化情况无异常时，将熔融物料与牵引绳连在一起；
3)冷却及定型：将上步骤型材挤出机机头挤出的型坯穿过水槽，对型材进行水浸冷却，水浸冷却温度是25-30℃，确保型坯不在牵引及本身重量影响下变形，当型材引至牵引机位置时，开启真空泵，真空度4MPa，确定型材在真空吸附下变得平整后，打开补水阀和管道泵，将水槽内的水位补至规定位置，以保证型材质量；
4)牵引：定型好的型材牵至牵引机后，调整牵引机履带夹紧度，保证牵引速度与缠绕成型速度协调一致；
5)缠绕：将上步骤得到的型材缠绕在成型盘上，通过手轮、蜗轮减速器、连杆调整缠绕螺旋角到25-70°，同时调整热风机、导轮的位置，将熔融的热融胶沿着型材的缠绕方向挤入型材与型材形成的螺旋角之间，并放下压辊进行压实平整，同时进行喷淋冷却；在缠绕过程中严禁型材的熔胶部分渐上水珠；
6)锯切：当缠绕管材达到产品规定长度(6-10米)时，开启锯切机，锯切机位移速度与缠绕速度必须同步；
7)平口：将锯切后的管子用电刨子平整管口；
8)检查、喷字：检查管材粘接缝是否粘接牢固，内外表面是否平整，有无凹凸现象，确认管材完好后喷上标识。
实施例2：
高强度、耐拉伸RF钢塑复合增强缠绕管的制备方法，包括如下步骤：
1)挤出系统加热：将型材挤出机与熔胶挤出机加热至200-220℃，保温；
2)开机：将重量比为95％的聚乙烯(PE)和5％的色母，放入启动型材挤出机，熔融型坯挤出口模(口模的内径200-2000mm)后和钢带混合成工字型，观察物料塑化情况无异常时，将熔融物料与牵引绳连在一起；
3)冷却及定型：将上步骤型材挤出机机头挤出的型坯穿过水槽，对型材进行水浸冷却，水浸冷却温度是25-30℃，确保型坯不在牵引及本身重量影响下变形，当型材引至牵引机位置时，开启真空泵，真空度4MPa，确定型材在真空吸附下变得平整后，打开补水阀和管道泵，将水槽内的水位补至规定位置，以保证型材质量；
4)牵引：定型好的型材牵至牵引机后，调整牵引机履带夹紧度，保证牵引速度与缠绕成型速度协调一致；
5)缠绕：将上步骤得到的型材缠绕在成型盘上，通过手轮、蜗轮减速器、连杆调整缠绕螺旋角到25-70°，同时调整热风机、导轮的位置，将熔融的热融胶沿着型材的缠绕方向挤入型材与型材形成的螺旋角之间，并放下压辊进行压实平整，同时进行喷淋冷却；在缠绕过程中严禁型材的熔胶部分渐上水珠；
6)锯切：当缠绕管材达到产品规定长度(6-10米)时，开启锯切机，锯切机位移速度与缠绕速度必须同步；
7)平口：将锯切后的管子用电刨子平整管口；
8)检查、喷字：检查管材粘接缝是否粘接牢固，内外表面是否平整，有无凹凸现象，确认管材完好后喷上标识。
对比例：
目前的塑钢缠绕管大多是采用电热熔带链接，制作方法：
1)抽料进入混料斗，进行制作混配料加热，热熔塑化；
2)对钢带进行矫正机进行钢带矫正处理，钢带进入加热处理设备进行加热；
3)穿过模头，将混配料与钢带复合成标准型材；
4)型材经水冷却定型，牵引机送入管材缠绕成型机，用热风器对准两个面吹热风，挤胶粘合，同时挤压成高强度，耐拉伸塑钢缠绕管。
实验例：
实施例1-2得到的高强度、耐拉伸RF钢塑复合增强缠绕管，规格为DN300-DN3000mm。超过建设部标准CJ/T270-2007《聚乙烯塑钢缠绕排水管》要求。
产品物理力学性能达到下列要求：
环刚度平均值：KN/m2≥13.2；
质量密度：ρp≥0.96g/cm3；
短期弹性模量：Ep≥778Mp；
抗拉强度标准值：ftk≥21.2Mp；
抗拉强度设计值：ft≥16.8Mp2。
对比例得到缠绕管，产品物理力学性能如下：
环刚度平均值：KN/m2≥12.5；
质量密度：ρp≥0.95g/cm3；
短期弹性模量：Ep≥738Mp；
抗拉强度标准值：ftk≥20.4Mp；
抗拉强度设计值：ft≥15.7Mp2。环柔性：在垂直方向压至外径变形量为原外径30％即卸载。管材壁结构的任何部分无开裂，无分层，任何方向无永久性的屈曲变形，试样沿肋切割处开始的撕裂允许小于75mm。

Claims (8)

1.高强度、耐拉伸RF钢塑复合增强缠绕管的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)挤出系统加热：将型材挤出机与熔胶挤出机加热至210-220℃，保温；
2)开机：将重量比为90-95％的聚乙烯和5-10％的色母，放入启动型材挤出机，熔融型坯挤出口模后和钢带混合成工字型，观察物料塑化情况无异常时，将熔融物料与牵引绳连在一起；
3)冷却及定型：将上步骤型材挤出机机头挤出的型坯穿过水槽，对型材进行水浸冷却，确保型坯不在牵引及本身重量影响下变形，当型材引至牵引机位置时，开启真空泵，确定型材在真空吸附下变得平整后，打开补水阀和管道泵，将水槽内的水位补至规定位置，以保证型材质量；
4)牵引：定型好的型材牵至牵引机后，调整牵引机履带夹紧度，保证牵引速度与缠绕成型速度协调一致；
5)缠绕：将上步骤得到的型材缠绕在成型盘上，调整缠绕螺旋角，同时调整热风机、导轮的位置，将熔融的热融胶沿着型材的缠绕方向挤入型材与型材形成的螺旋角之间，并放下压辊进行压实平整，同时进行喷淋冷却；
6)锯切：当缠绕管材达到产品规定长度时，开启锯切机，锯切机位移速度与缠绕速度必须同步；
7)平口：将锯切后的管子用电刨子平整管口；
8)检查、喷字：检查，确认管材完好后喷上标识。
2.根据权利要求1所述的高强度、耐拉伸RF钢塑复合增强缠绕管的制备方法，其特征在于：步骤2)所述的口模，口模的内径200-2000mm；步骤2)所述的观察物料塑化情况无异常，是指物料中有杂质、不塑化成分。
3.根据权利要求1所述的高强度、耐拉伸RF钢塑复合增强缠绕管的制备方法，其特征在于：步骤3)所述的水浸冷却，水浸冷却温度是25-30℃；步骤3)所述的真空度，是4MPa。
4.根据权利要求1所述的高强度、耐拉伸RF钢塑复合增强缠绕管的制备方法，其特征在于：步骤5)所述的调整缠绕螺旋角，是指通过手轮、蜗轮减速器、连杆调整缠绕螺旋角到25-70°。
5.根据权利要求1所述的高强度、耐拉伸RF钢塑复合增强缠绕管的制备方法，其特征在于：步骤5)所述的缠绕，在缠绕过程中严禁型材的熔胶部分渐上水珠。
6.根据权利要求1所述的高强度、耐拉伸RF钢塑复合增强缠绕管的制备方法，其特征在于：步骤6)所述的规定长度，是指6-10米，锯切长度充分考虑纵向收缩率。
7.根据权利要求1所述的高强度、耐拉伸RF钢塑复合增强缠绕管的制备方法，其特征在于：步骤6)所述的检查、喷字，是指检查管材粘接缝是否粘接牢固，内外表面是否平整，有无凹凸现象，确认管材完好后喷上标识。
8.权利要求1-7任一所述的制备方法得到的高强度、耐拉伸RF钢塑复合增强缠绕管。
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