CN113146989A - 一种钢丝增强塑料复合管及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钢丝增强塑料复合管及其制备方法，将聚烯烃熔融体挤出，嵌入高强度钢丝，成型冷却得到带状塑料管坯；将得到的带状塑料管坯通过螺旋绕制，形成带有纬向螺旋骨架的复合管，切割，得到钢丝增强塑料复合管，所述聚烯烃为聚乙烯、聚丙烯的一种。使用本申请的制备工艺得到的产品在能够在同等壁厚大幅提高管材的耐压性能水平、同等耐压性能水平大幅降低管材的壁厚，从而提高管材的通流能力和节约塑料原料的使用量，很好地将钢丝的高强度和塑料的高腐蚀性能优势有机集成为一体，满足了大口径管材强度与耐腐性能水平要求的效果。
Description
技术领域
本发明涉及复合管技术领域，具体为一种钢丝增强塑料复合管及其制备方法。
背景技术
传统管材主要分为金属管材和塑料管材两大类，其中金属管材通常是使用钢制管材，在使用过程中为了增加使用寿命往往将其表面进行镀锌等金属进行表面处理，但是由于其使用环境需要与土壤、空气或者水分进行接触，导致其表面发生了腐蚀，进而导致管壁的厚度降低，机械强度下降，最终管材破损断裂，进而推进了塑料管道的开发和应用，塑料管道具有质量轻、耐腐蚀、导热系数低的优点，但是有与其耐热强度较低并且在强度和抗冲击性能方面相对于金属管道具有一定的差距，受到一定的限制。
由于传统的金属管材和塑料管材都具有各自的缺陷，使得金属塑料复合管得到的空前的发展，金属塑料复合管种类较多，其中钢丝增强塑料复合管是主要的类别之一，通常是以塑料树脂为主要的基体，通过加入钢丝作为增强层进而增强了材料的拉伸强度，随着人们的要求不断提高，在保证壁厚不增加的情况下提高抗拉伸强度成为主流的研究方向，因此发明一种钢丝增强塑料复合管及其制备方法就显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钢丝增强塑料复合管及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种钢丝增强塑料复合管的制备方法，步骤如下，
(1)带状塑料管坯的制备；
(2)钢丝增强塑料复合管的制备。
进一步的，具体步骤如下，
(1)带状塑料管坯的制备：将聚烯烃熔融体挤出，嵌入高强度钢丝，成型冷却得到带状塑料管坯；
(2)钢丝增强塑料复合管的制备：将得到的带状塑料管坯通过螺旋绕制，形成带有纬向螺旋骨架的复合管，切割，得到钢丝增强塑料复合管。
进一步的，所述高强度钢丝由带状管坯的端面沿长度方向嵌入，嵌入的钢丝条数量，根据压力等级要求嵌入一根或多根钢丝。
进一步的，所述钢丝数量为1-6根。
进一步的，嵌入高强度钢丝的缠绕角为5°-20°。
进一步的，所述复合管由聚烯烃和高强度钢丝制备而成。
进一步的，所述聚烯烃为聚乙烯、聚丙烯的一种。
进一步的，所述高强度钢丝位于管壁厚度的中心位置。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本申请加入了高强度钢丝，由于高强度钢丝的强度很容易≥700MPa，而通常热塑性塑料的抗拉强度为20-30MPa，所以钢丝增强层的存在可以大幅度提高管壁的环向抗拉强度。
使用本申请的制备工艺得到的产品在能够在同等壁厚大幅提高管材的耐压性能水平、同等耐压性能水平大幅降低管材的壁厚，从而提高管材的通流能力和节约塑料原料的使用量，很好地将钢丝的高强度和塑料的高腐蚀性能优势有机集成为一体，满足了大口径管材强度与耐腐性能水平要求。
本申请限定了嵌入了高强度钢丝的缠绕角为5°-20°，通过限定缠绕角的角度范围能够将高强度钢丝的利用率最大化，限定钢丝的数目为1-6根，钢丝根数和缠绕角度越小，压力等级越高，限定的钢丝数目根据压力等级要求嵌入一根或多根钢丝，能够增强产品的拉伸强度，并且还能减少高强度钢丝的使用量，进而降低成本。
本申请中成品管材的螺旋钢丝增强层基本处于管壁厚度的中心位置,增强钢丝层的内外侧聚烯烃材料为一次性一体化成型，不存在熔焊截面，更无需使用热熔胶材料，无脱层和层间错动隐患。
具体实施方式
下面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。
实施例1
一种钢丝增强塑料复合管的制备方法，具体步骤如下，
(1)带状塑料管坯的制备：将聚烯烃熔融体挤出，嵌入高强度钢丝，嵌入高强度钢丝的数目为1根，缠绕角为5°，成型冷却得到带状塑料管坯；
(2)钢丝增强塑料复合管的制备：将得到的带状塑料管坯通过螺旋绕制，形成带有纬向螺旋骨架的复合管，切割，得到钢丝增强塑料复合管。
所述复合管由聚烯烃和高强度钢丝制备而成。
所述聚烯烃为聚乙烯。
所述高强度钢丝位于管壁厚度的中心位置。
实施例2
一种钢丝增强塑料复合管的制备方法，具体步骤如下，
(1)带状塑料管坯的制备：将聚烯烃熔融体挤出，嵌入高强度钢丝，嵌入高强度钢丝的数目为2根，缠绕角为13°，成型冷却得到带状塑料管坯；
(2)钢丝增强塑料复合管的制备：将得到的带状塑料管坯通过螺旋绕制，形成带有纬向螺旋骨架的复合管，切割，得到钢丝增强塑料复合管。
所述复合管由聚烯烃和高强度钢丝制备而成。
所述聚烯烃为聚乙烯。
所述高强度钢丝位于管壁厚度的中心位置。
实施例3
一种钢丝增强塑料复合管的制备方法，具体步骤如下，
(1)带状塑料管坯的制备：将聚烯烃熔融体挤出，嵌入高强度钢丝，嵌入高强度钢丝的数目为3根，缠绕角为20°，成型冷却得到带状塑料管坯；
(2)钢丝增强塑料复合管的制备：将得到的带状塑料管坯通过螺旋绕制，形成带有纬向螺旋骨架的复合管，切割，得到钢丝增强塑料复合管。
所述复合管由聚烯烃和高强度钢丝制备而成。
所述聚烯烃为聚乙烯。
所述高强度钢丝位于管壁厚度的中心位置。
实施例4
一种钢丝增强塑料复合管的制备方法，具体步骤如下，
(1)带状塑料管坯的制备：将聚烯烃熔融体挤出，嵌入高强度钢丝，嵌入高强度钢丝的数目为4根，缠绕角为5°，成型冷却得到带状塑料管坯；
(2)钢丝增强塑料复合管的制备：将得到的带状塑料管坯通过螺旋绕制，形成带有纬向螺旋骨架的复合管，切割，得到钢丝增强塑料复合管。
所述复合管由聚烯烃和高强度钢丝制备而成。
所述聚烯烃为聚丙烯。
所述高强度钢丝位于管壁厚度的中心位置。
实施例5
一种钢丝增强塑料复合管的制备方法，具体步骤如下，
(1)带状塑料管坯的制备：将聚烯烃熔融体挤出，嵌入高强度钢丝，嵌入高强度钢丝的数目为5根，缠绕角为14°，成型冷却得到带状塑料管坯；
(2)钢丝增强塑料复合管的制备：将得到的带状塑料管坯通过螺旋绕制，形成带有纬向螺旋骨架的复合管，切割，得到钢丝增强塑料复合管。
所述复合管由聚烯烃和高强度钢丝制备而成。
所述聚烯烃为聚丙烯。
所述高强度钢丝位于管壁厚度的中心位置。
实施例6
一种钢丝增强塑料复合管的制备方法，具体步骤如下，
(1)带状塑料管坯的制备：将聚烯烃熔融体挤出，嵌入高强度钢丝，嵌入高强度钢丝的数目为6根，缠绕角为20°，成型冷却得到带状塑料管坯；
(2)钢丝增强塑料复合管的制备：将得到的带状塑料管坯通过螺旋绕制，形成带有纬向螺旋骨架的复合管，切割，得到钢丝增强塑料复合管。
所述复合管由聚烯烃和高强度钢丝制备而成。
所述聚烯烃为聚丙烯。
所述高强度钢丝位于管壁厚度的中心位置。
对比例1
一种钢丝增强塑料复合管的制备方法，具体步骤如下，
(1)带状塑料管坯的制备：将聚烯烃熔融体挤出，嵌入高强度钢丝，嵌入高强度钢丝的缠绕角为27.7°，成型冷却得到带状塑料管坯；
(2)钢丝增强塑料复合管的制备：将得到的带状塑料管坯通过螺旋绕制，形成带有纬向螺旋骨架的复合管，切割，得到钢丝增强塑料复合管。
所述复合管由聚烯烃和高强度钢丝制备而成。
所述聚烯烃为聚丙烯。
所述高强度钢丝位于管壁厚度的中心位置。
实验
以实施例6为对照，设置对比例1，其中对比例1中高强度钢丝的缠绕角为27.7°，进行对照实验。
将实施例1、实施例2、实施例3、对比例1按照GB/T1040-2006进行拉伸强度测试，按照CJ/T 189-2007进行极限爆破压力测试，测试结果如下，
| 实验组 | 拉伸强度MPa | 极限爆破压力MPa |
| 实施例1 | 793 | 15.3 |
| 实施例2 | 787 | 15.5 |
| 实施例3 | 795 | 15.8 |
| 实施例4 | 792 | 15.2 |
| 实施例5 | 794 | 15.4 |
| 实施例6 | 798 | 15.6 |
| 对比例1 | 764 | 13.4 |
表一
数据分析
对比例1中钢丝的缠绕角为27.7°，使得产品的极限爆破压力相对于实施例1、实施例2、实施例3降低，如果要将其提高到实施例1、实施例2、实施例3的水平需要额外加入钢丝，进而提高产品的极限爆破压力，这就会导致产品的生产成本增加。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种钢丝增强塑料复合管的制备方法，其特征在于：步骤如下，
(1)带状塑料管坯的制备；
(2)钢丝增强塑料复合管的制备。
2.根据权利要求1所述的一种钢丝增强塑料复合管的制备方法，其特征在于：具体步骤如下，
(1)带状塑料管坯的制备：将聚烯烃熔融体挤出，嵌入高强度钢丝，成型冷却得到带状塑料管坯；
(2)钢丝增强塑料复合管的制备：将得到的带状塑料管坯通过螺旋绕制，形成带有纬向螺旋骨架的复合管，切割，得到钢丝增强塑料复合管。
3.根据权利要求2所述的一种钢丝增强塑料复合管的制备方法，其特征在于：所述高强度钢丝由带状管坯的端面沿长度方向嵌入，嵌入的钢丝条数量，根据压力等级要求嵌入一根或多根钢丝。
4.根据权利要求3所述的一种钢丝增强塑料复合管的制备方法，其特征在于：所述钢丝数量为1-6根。
5.根据权利要求1所述的一种钢丝增强塑料复合管的制备方法，其特征在于：嵌入高强度钢丝的缠绕角为5°-20°。
6.一种钢丝增强塑料复合管，其特征在于：所述复合管由聚烯烃和高强度钢丝制备而成。
7.根据权利要求6所述的一种钢丝增强塑料复合管，其特征在于：所述聚烯烃为聚乙烯、聚丙烯的一种。
8.根据权利要求6所述的一种钢丝增强塑料复合管，其特征在于：所述高强度钢丝位于管壁厚度的中心位置。
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