CN111055514A - 一种连续大口径编织纤维增强的热固性拉挤管道及生产方法 - Google Patents

一种连续大口径编织纤维增强的热固性拉挤管道及生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了管道成型技术领域的一种连续大口径编织纤维增强的热固性拉挤管道及生产方法，包括芯轴、编织层、缠绕层、浸胶层以及外保护层，所述编织层沿所述芯轴的轴向分布，所述缠绕层3通过缠绕机缠绕在所述编织层的表面，其层厚不超过3mm，所述缠绕层通过所述浸胶层与所述外保护层复合，本发明通过改变纤维增强材料的形态和铺放方式，改善了拉挤成型复合材料的横向强度，同时保证缠绕层和编织层纤维能够同时受力均匀，使其具有良好的承内压性能，采用该工艺制备的管道性能优良，适合大批量的生产。

Description

一种连续大口径编织纤维增强的热固性拉挤管道及生产方法
技术领域
本发明公开了一种连续大口径编织纤维增强的热固性拉挤管道及生产方法，具体为管道成型技术领域。
背景技术
随着我国经济的发展，对市政工程、建筑给排水、电力系统、化工行业、通信、水利灌溉安全的要求也日益提高，因此选择较好的输送管道更为重要。长期以来，输送管道采用金属材料制成，如钢管、铁管等，传统的金属管道由于其在生产过程中耗能较大，工序较多以及在实际使用过程中在潮湿、污积物沿海盐雾等恶劣环境中的金属导电性、易锈蚀、寿命短、设施维护费用高等缺点而逐渐被淘汰，取而代之的是各种新型材质的管道，现在市场上常见的有玻璃钢复合材料缠绕成型的管道，挤出成型的PVC、PE、PP等塑性管道以及各种塑料波纹管道，众所周知，采用玻璃钢复合材料缠绕成型的管道其纵向强度低、工艺繁琐，普通的拉挤成型的管道环向强度差，且管径的大小只是限定在一定的范围内，PVC等各种单一的塑料管道刚度低、强度差、寿命短、脆性大且易断裂。为此，我们提出了一种连续大口径编织纤维增强的热固性拉挤管道及生产方法投入使用，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种连续大口径编织纤维增强的热固性拉挤管道及生产方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种连续大口径编织纤维增强的热固性拉挤管道及生产方法，包括芯轴、编织层、缠绕层、浸胶层以及外保护层，所述编织层沿所述芯轴的轴向分布，所述缠绕层通过缠绕机缠绕在所述编织层的表面，其层厚不超过3mm，所述缠绕层通过所述浸胶层与所述外保护层复合。
优选的，所述编织层包括编织纱束、中间纱束以及核心纱束，所述编织纱束为两组沿着编织螺旋轴交织且方向相反的纱束，所述中间纱束沿编织轴编织方向且被两组编织纱束锁死的纱束，所述核心纱束为编织在所述芯轴表面的纱束。
优选的，所述外保护层由高密度聚乙烯塑料颗粒经过加热熔融后挤出成型。
优选的，该生产方法的具体步骤如下：
S1：采用高强度的纤维，按照高低顺序穿过导纱架，避免纤维交叉；
S2：通过拉挤成型工艺挤出芯轴，并将芯轴套接在旋转辊上，芯轴在外力的旋转作用下，通过编织机、缠绕机在其表面逐层交替编织和缠绕纤维织物，形成编织层和缠绕层；
S3：随后进入浸胶槽中，将浸胶槽中的固化组合物均匀浸渍在管道表面；
固化组合物由A组分和B组分按1∶0.7的比例混合而成，其中A组分：将环氧树脂、偶联剂、紫外线吸收剂、抗氧剂加入搅拌釜中，升温至80～100℃，真空-0.1MPa，搅拌混合，脱泡1～2h，降温出料；
B组分：将液态酸酐固化剂、促进剂、增韧剂加入搅拌釜中，升温至50～70℃，-0.1MPa真空搅拌，混合脱泡1～2h，降温出料；
S4：浸胶完成后，对管道进行加热固化成型，再切割成管件。
优选的，所述步骤S1中，高强度纤维为玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维或芳纶纤维中的一种。
优选的，所述步骤S2中，在编织过程中，编织轴旋转一周编织层沿旋转轴前进的距离为节距长度，记为p，节距长度由拉挤速度和编织机带动编织纱束旋转速度的比率决定，编织角β的计算公式为：β＝arctan(πD/p)，其中D为编织品的直径。
优选的，所述步骤S4中，加热固化的温度为70～90℃，固化时间为1～3h。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过改变纤维增强材料的形态和铺放方式，改善了拉挤成型复合材料的横向强度，同时保证缠绕层和编织层纤维能够同时受力均匀，使其具有良好的承内压性能，采用该工艺制备的管道性能优良，适合大批量的生产。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明工艺流程图。
图中：1芯轴、2编织层、3缠绕层、4浸胶层、5外保护层。
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，显然，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种连续大口径编织纤维增强的热固性拉挤管道，包括芯轴1、编织层2、缠绕层3、浸胶层4以及外保护层5，所述编织层2沿所述芯轴1的轴向分布，所述缠绕层3通过缠绕机缠绕在所述编织层2的表面，其层厚不超过3mm，所述缠绕层3通过所述浸胶层4与所述外保护层5复合。
其中，所述编织层2包括编织纱束、中间纱束以及核心纱束，所述编织纱束为两组沿着编织螺旋轴交织且方向相反的纱束，所述中间纱束沿编织轴编织方向且被两组编织纱束锁死的纱束，所述核心纱束为编织在所述芯轴1表面的纱束，所述外保护层5由高密度聚乙烯塑料颗粒经过加热熔融后挤出成型。
本发明还提供了一种连续大口径编织纤维增强的热固性拉挤管道的生产方法，该生产方法的具体步骤如下：
S1：采用高强度的纤维，按照高低顺序穿过导纱架，避免纤维交叉，高强度纤维为玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维或芳纶纤维中的一种；
S2：通过拉挤成型工艺挤出芯轴1，并将芯轴1套接在旋转辊上，芯轴1在外力的旋转作用下，通过编织机、缠绕机在其表面逐层交替编织和缠绕纤维织物，形成编织层2和缠绕层3，在编织过程中，编织轴旋转一周编织层沿旋转轴前进的距离为节距长度，记为p，节距长度由拉挤速度和编织机带动编织纱束旋转速度的比率决定，编织角β的计算公式为：β＝arctan(πD/p)，其中D为编织品的直径；
S3：随后进入浸胶槽中，将浸胶槽中的固化组合物均匀浸渍在管道表面；
固化组合物由A组分和B组分按1∶0.7的比例混合而成，其中A组分：将环氧树脂、偶联剂、紫外线吸收剂、抗氧剂加入搅拌釜中，升温至80～100℃，真空-0.1MPa，搅拌混合，脱泡1～2h，降温出料；
B组分：将液态酸酐固化剂、促进剂、增韧剂加入搅拌釜中，升温至50～70℃，-0.1MPa真空搅拌，混合脱泡1～2h，降温出料；
S4：浸胶完成后，对管道进行加热固化成型，再切割成管件，加热固化的温度为70～90℃，固化时间为1～3h。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种连续大口径编织纤维增强的热固性拉挤管道，其特征在于：包括芯轴(1)、编织层(2)、缠绕层(3)、浸胶层(4)以及外保护层(5)，所述编织层(2)沿所述芯轴(1)的轴向分布，所述缠绕层(3)通过缠绕机缠绕在所述编织层(2)的表面，其层厚不超过3mm，所述缠绕层(3)通过所述浸胶层(4)与所述外保护层(5)复合。
2.根据权利要求1所述的一种连续大口径编织纤维增强的热固性拉挤管道，其特征在于：所述编织层(2)包括编织纱束、中间纱束以及核心纱束，所述编织纱束为两组沿着编织螺旋轴交织且方向相反的纱束，所述中间纱束沿编织轴编织方向且被两组编织纱束锁死的纱束，所述核心纱束为编织在所述芯轴(1)表面的纱束。
3.根据权利要求1所述的一种连续大口径编织纤维增强的热固性拉挤管道，其特征在于：所述外保护层(5)由高密度聚乙烯塑料颗粒经过加热熔融后挤出成型。
4.根据权利要求1-3所述的一种连续大口径编织纤维增强的热固性拉挤管道的生产方法，其特征在于：该生产方法的具体步骤如下：
S1：采用高强度的纤维，按照高低顺序穿过导纱架，避免纤维交叉；
S2：通过拉挤成型工艺挤出芯轴(1)，并将芯轴(1)套接在旋转辊上，芯轴(1)在外力的旋转作用下，通过编织机、缠绕机在其表面逐层交替编织和缠绕纤维织物，形成编织层(2)和缠绕层(3)；
S3：随后进入浸胶槽中，将浸胶槽中的固化组合物均匀浸渍在管道表面；
固化组合物由A组分和B组分按1∶0.7的比例混合而成，其中A组分：将环氧树脂、偶联剂、紫外线吸收剂、抗氧剂加入搅拌釜中，升温至80～100℃，真空-0.1MPa，搅拌混合，脱泡1～2h，降温出料；
B组分：将液态酸酐固化剂、促进剂、增韧剂加入搅拌釜中，升温至50～70℃，-0.1MPa真空搅拌，混合脱泡1～2h，降温出料；
S4：浸胶完成后，对管道进行加热固化成型，再切割成管件。
5.根据权利要求4所述的一种连续大口径编织纤维增强的热固性拉挤管道的生产方法，其特征在于：所述步骤S1中，高强度纤维为玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维或芳纶纤维中的一种。
6.根据权利要求4所述的一种连续大口径编织纤维增强的热固性拉挤管道的生产方法，其特征在于：所述步骤S2中，在编织过程中，编织轴旋转一周编织层沿旋转轴前进的距离为节距长度，记为p，节距长度由拉挤速度和编织机带动编织纱束旋转速度的比率决定，编织角β的计算公式为：β＝arctan(πD/p)，其中D为编织品的直径。
7.根据权利要求4所述的一种连续大口径编织纤维增强的热固性拉挤管道的生产方法，其特征在于：所述步骤S4中，加热固化的温度为70～90℃，固化时间为1～3h。
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