CN113404940B - 一种可扇形展开的塑料连柱型材及波纹管及其制备方法 - Google Patents

一种可扇形展开的塑料连柱型材及波纹管及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种可扇形展开的塑料连柱型材及波纹管及其制备方法，塑料连柱型材包括立柱和薄膜；立柱有一组，呈一字形间隔布置，且每根立柱均由pp聚丙烯制成；立柱由柱体、顶部托盘和底部托盘构成；柱体的水平切面尺寸由上而下逐渐增大；顶部托盘呈圆台状，设在柱体的顶部，顶部托盘的水平切面直径由上而下逐渐减小；顶部托盘的顶面中间开设有第一沉孔；底部托盘呈圆台状，设在柱体的底部，且底部托盘的水平切面直径由上而下逐渐增大；底部托盘的底面开有第二沉孔；薄膜由pp聚丙烯制成，且连接在相邻的立柱之间；薄膜的顶边与立柱的顶面平齐，薄膜的底边与立柱的底面平齐要；本发明解决了传统的波纹管中工字型材容易倒伏和波纹型材容易失型的技术问题。

Description

一种可扇形展开的塑料连柱型材及波纹管及其制备方法
技术领域
本发明属于塑料加工行业中大口径管道生产工艺领域，特别是一种可扇形展开的塑料连柱型材及波纹管及其制备方法。
背景技术
与本申请最接近的现有技术为一种双塑加筋缠绕波纹管，在生产该管过程中，波纹空腔中的加筋是一根工字形的型材，这根工字形材在缠绕时很容易倒伏，究其倒伏原因是：工字型材当要缠绕到圆形大口径管道内壁上时，工字型材上半部分是延伸的，但是5-6毫米厚的工字型材在温度没达到维长软化点时（该材料为聚丙烯）变形量甚微，加上缠绕工艺是螺旋形缠绕，有一定的斜力，导致工字型材容易倒伏。因此，目前只能生产到Φ1米的双塑加筋缠绕波纹管，再大一规格Φ1.2米就很容易倒伏了；若将加工温度提高，使工字型材不倒伏，但是波纹型材就失型做成的管很难看。同时，环刚数值（即环刚度数值，指管材受外压而变形的数据）也有所下降（由于波纹失形导致）。
发明内容
本发明的目的是提供一种可扇形展开的塑料连柱型材及波纹管及其制备方法，要解决传统的波纹管中工字型材容易倒伏和波纹型材容易失型的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。
一种可扇形展开的塑料连柱型材，包括有立柱和薄膜；所述立柱有一组，呈一字形布置，且每根立柱均由pp聚丙烯制成；所述立柱由柱体、顶部托盘和底部托盘构成；所述柱体的水平切面尺寸由上而下逐渐增大；所述顶部托盘呈圆台状，设置在柱体的顶部，且顶部托盘的水平切面直径由上而下逐渐减小；在顶部托盘的顶面中间开设有第一沉孔；所述底部托盘呈圆台状，设置在柱体的底部，且底部托盘的水平切面直径由上而下逐渐增大；在底部托盘的底面中间开设有第二沉孔；所述薄膜由pp聚丙烯制成，且连接在相邻的立柱之间；所述薄膜的顶边与立柱的顶面平齐，薄膜的底边与立柱的底面平齐。
优选的，所述顶部托盘的底面直径为5mm~9mm；顶部托盘的顶面直径为13mm~17mm；底部托盘的顶面直径为12mm~16mm；底部托盘的底面直径为22mm~26mm。
优选的，相邻立柱的下部之间相连；相邻立柱的上部留有间距，并且间距为8mm~10mm。
优选的，所述薄膜的厚度为0.3mm~0.4mm。
优选的，所述第一沉孔的直径为3mm~4mm，第一沉孔的深度为2mm~3mm；所述第二沉孔的直径为3mm~4mm，第二沉孔的深度为2mm~3mm。
一种由塑料连柱型材制成的波纹管，该波纹管的管壁是挤出、充气并旋转缠绕热熔为一体，包括波纹型材和管内壁；所述波纹型材的波纹内设置有空腔；所述塑料连柱型材沿着空腔的长轴向通长布置在空腔内；所述立柱的顶部托接在波纹穹顶的中间，且与波纹型材的穹顶连接；所述立柱的底部支撑在波纹型材的底部。
优选的，所述波纹型材的内侧面上、在对应第一沉孔的位置处有第一凸起；所述第一凸起对应插接在第一沉孔中；所述管内壁的外侧面上、在对应第二沉孔的位置处有第二凸起；所述第二凸起对应插接在第二沉孔中。
一种波纹管的制备方法，包括有步骤如下。
步骤一，连柱型材的设计。
步骤二，连柱型材的制作：将PP原材料通过挤出机向连柱型材模具中挤出、成型，并定长切割、收圈、储存。
步骤三，设计波纹型材，开波纹型材模具。
步骤四，将相对应规格的连柱型材穿进波纹型材模具中。
步骤五，将高密度聚乙烯PE原料通过挤出机向波纹型材模具中挤出，制成的波纹型材中已包含连柱型材。
步骤六，利用缠绕机上的挤出机向管内壁成型机内挤出PE带，并缠绕成管内壁。
步骤七，在缠绕的同时，将含有连柱型材的波纹型材也缠绕到管内壁上，管内壁和波纹型材的温度都在170℃以上，将二者触合粘接在一起；边缠绕，边触合，缠绕成一根管。
步骤八，缠绕好的波纹管经过冷却，定长切割管，此时波纹管加工成型。
优选的，步骤二中连柱型材制作的具体步骤为。
步骤1，开连柱型材模具。
步骤2，制作收圈盘。
步骤3，PP原材料加温，通过挤出机向连柱型材模具内挤出，连柱型材成型。
步骤4，对成型的连柱型材喷淋冷却、收卷上盘，连柱型材的制作完毕。
与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果。
1、本发明将工字加强筋改变设计成一个一个加强立柱，而立柱之间还用薄膜连着，使该立柱可以收卷；在生产时受热后可扇形展开，方便塑料连柱型材的收纳。
2、本发明也用于双塑加筋缠绕波纹管，也可以用于克拉管生产，将克拉管生产工艺中PP单壁波纹管用塑料连柱型材替代，可获得更高的环刚度，可解决克拉管口径一大，环刚度就下降的技术问题。
3、本发明的波纹管的波纹采用双三角形稳定原理，将一个波纹的中间加筋变成两个三角形，大大的提高了波纹的稳定性、环刚度。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
图1是本发明的塑料连柱型材在波纹管型材中的缠绕方向示意图。
图2是本发明的塑料连柱型材支撑在波纹型材与波纹型材之间的横截面结构示意图。
图3是本发明的塑料连柱型材支撑在波纹型材与波纹型材之间的纵向切面结构示意图。
图4是本发明的塑料连柱型材中立柱的结构示意图。
图5是本发明的塑料连柱型材缠绕在管内壁上的结构示意图。
图6是本发明的波纹管的纵向切面结构示意图。
附图标记：1－立柱、1.1－柱体、1.2－顶部托盘、1.3－底部托盘、2－薄膜、3－第一沉孔、4－第二沉孔、5－波纹型材、6－管内壁、7－空腔、8－第一凸起、9－第二凸起。
具体实施方式
如图1-6所示，这种可扇形展开的塑料连柱型材，包括有立柱1和薄膜2；所述立柱1有一组，呈一字形布置，且每根立柱1均由pp聚丙烯制成；所述立柱1由柱体1.1、顶部托盘1.2和底部托盘1.3构成；所述柱体1.1的水平切面尺寸由上而下逐渐增大；所述顶部托盘1.2呈圆台状，设置在柱体1.1的顶部，且顶部托盘1.2的水平切面直径由上而下逐渐减小；在顶部托盘1.2的顶面中间开设有第一沉孔3；所述底部托盘1.3呈圆台状，设置在柱体1.1的底部，且底部托盘1.3的水平切面直径由上而下逐渐增大；在底部托盘1.3的底面中间开设有第二沉孔4；所述薄膜2由pp聚丙烯制成，且连接在相邻的立柱1之间；所述薄膜2的顶边与立柱1的顶面平齐，薄膜2的底边与立柱1的底面平齐。
本实施例中，所述顶部托盘1.2的底面直径为5mm~9mm；顶部托盘1.2的顶面直径为13mm~17mm；底部托盘1.3的顶面直径为12mm~16mm；底部托盘1.3的底面直径为22mm~26mm。
本实施例中，相邻立柱1下部之间相连，相邻立柱1的上部留有间距，并且间距为8mm~10mm。
本实施例中，所述薄膜2的厚度为0.3mm~0.4mm。
本实施例中，所述第一沉孔3的直径为3mm~4mm，第一沉孔3的深度为2mm~3mm；所述第二沉孔4的直径为3mm~4mm，第二沉孔4的深度为2mm~3mm。
这种塑料连柱型材制成的波纹管，该波纹管的管壁是挤出、充气并旋转缠绕热熔为一体的波纹管，包括波纹型材5和管内壁6；所述波纹型材5的波纹内设置有空腔7；所述塑料连柱型材沿着空腔7的长轴向通长布置在空腔7内；所述立柱1的顶部托接在波纹穹顶的中间，且与波纹型材5的穹顶连接；所述立柱1的底部支撑在波纹型材5的底部；由于连柱型材加入波纹型材5的波纹与管内壁6间的空腔7，使波纹管的剖面形成两个三角形，提升了波纹管的稳定性，大大增加了环刚度。
本实施例中，所述波纹型材5的内侧面上、在对应第一沉孔3的位置处有第一凸起8；所述第一凸起8对应插接在第一沉孔3中；所述管内壁6的外侧面上、在对应第二沉孔4的位置处有第二凸起9；所述第二凸起9对应插接在第二沉孔4中，波纹型材5挤出时，PE料同时挤入第一沉孔3和第二沉孔4中，起到固定立柱1的作用。
本实施例中，所述波纹型材5与管内壁6的材料均为高密度聚乙烯PE。
本实施例中，所述波纹型材5的直径为1200mm；所述立柱1的高度为89.8mm~90.2mm；
本实施例中，波纹管挤出时的工艺温度为180℃至190℃。
本实施例中，塑料连柱型材进入模具时温度为室温；塑料连柱型材进入模具后，受模具温度（200℃至210℃）影响，即对塑料连柱型材加温，到达挤出口时，柱体温度已达170℃至180℃；（当进入模具型材后，受波纹挤出温度影响，使两柱之间薄膜的温度大约升至150℃至160℃，塑料连柱型材从模具挤出到缠绕上波纹管内壁约有Φ1.2米的距离，两立柱1间的薄膜2的温度完全可以160℃以上）。
本实施例中，立柱1为圆台形，上细下粗，似电线杆，这样设计可承载环刚度压力。
本实施例中，柱体1.1的顶部设计成圆台状的顶部托盘1.2，主要起到对波纹穹顶的顶托作用，增加了立柱1与穹顶的接触面，同时增强了立柱1对穹顶的支撑力。
本实施例中，柱体1.1的底部设计成面积特别大，主要是波纹穹顶受力后通过柱体1.1将力分散到比较大的单位面积上（波纹管的管内壁6之上），柱体1.1的底部面积增大，也起到柱体1.1在波纹中的稳定作用。
本实施例中，在顶部托盘1.2的顶面设置第一沉孔3，在底部托盘1.3的底面设置第二沉孔4；当塑料连柱型材穿过波纹管模具中，波纹管的材料用高密度聚乙烯PE为原料，波纹管挤出时，波纹管用高密度聚乙烯PE为原料，挤出温度设计为180℃~190℃，立柱1两端的沉孔中已挤入了PE，从而将立柱1固定在波纹管中间；同时，PE波纹型材温度对固定在波纹中的连柱体传递热量。
本实施例中，连柱型材的两个立柱1之间有薄膜2连着；这种结构形式不仅可使整个连柱型材可以收卷成盘，便于收纳，储存；而且当连柱型材进入波纹管模具后，受波纹挤出温度影响，使两立柱1之间薄膜2的温度大约升至150℃~160℃；从连柱型材模具挤出到缠绕上波纹管内壁约有Φ1.2米的距离，两柱间薄膜的温度完全可以160℃以上；缠绕开始，两柱间的薄膜从上而下开始撕裂，连柱体就扇形展开，实现了双塑加筋管缠绕时不倒伏。
本实施例中，塑料连柱型材是比较特殊的型材，它们成型必须要有流转成型模具来完成，因为连柱型材必须要缠绕一根大口径的管道九十圈（道），所以连柱型材设计九十收卷盘收集，储存。
本实施例中，选用单壁波纹管的生产设备上的模块（梭式模）来开模具，每一规格要一套梭式模，大口径管道的口径有1米、1.2米、1.5米1.8米2米2.2米…随着口径的增加，波纹也随之增高，增大，另外，每一规格的收卷盘大小也不一样，每一规格连柱体型材的长度也不一样。
这种波纹管的制备方法，包括有步骤如下。
步骤一，连柱型材的设计。
步骤二，连柱型材的制作：将PP原材料通过挤出机向连柱型材模具中挤出、成型，并定长切割、收圈、储存。
步骤三，设计波纹型材5，开波纹型材模具。
步骤四，将相对应规格的连柱型材穿进波纹型材模具中。
步骤五，将高密度聚乙烯PE原料通过挤出机向波纹型材模具中挤出，制成的波纹型材5中已包含连柱型材。
步骤六，利用缠绕机上的挤出机向管内壁成型机内挤出PE带，并缠绕成管内壁6。
步骤七，在缠绕的同时，将含有连柱型材的波纹型材5也缠绕到管内壁6上，管内壁6和波纹型材5的温度都在170℃以上，将二者触合粘接在一起；边缠绕，边触合，缠绕成一根管。
步骤八，缠绕好的波纹管经过冷却，定长切割管，此时波纹管加工成型。
本实施例中，步骤二中连柱型材制作的具体步骤为。
步骤1，开连柱型材模具。
步骤2，制作收圈盘。
步骤3，PP原材料加温，通过挤出机向连柱型材模具内挤出，连柱型材成型。
步骤4，对成型的连柱型材喷淋冷却、收卷上盘，连柱型材的制作完毕。
本实施例中，所述连柱型材模具为梭式模；所述波纹型材模具为挤出模。
上述实施例并非具体实施方式的穷举，还可有其它的实施例，上述实施例目的在于说明本发明，而非限制本发明的保护范围，所有由本发明简单变化而来的应用均落在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种可扇形展开的塑料连柱型材，其特征在于：包括有立柱（1）和薄膜（2）；所述立柱（1）有一组，呈一字形布置，且每根立柱（1）均由pp聚丙烯制成；所述立柱（1）由柱体（1.1）、顶部托盘（1.2）和底部托盘（1.3）构成；所述柱体（1.1）的水平切面尺寸由上而下逐渐增大；所述顶部托盘（1.2）呈圆台状，设置在柱体（1.1）的顶部，且顶部托盘（1.2）的水平切面直径由上而下逐渐减小；在顶部托盘（1.2）的顶面中间开设有第一沉孔（3）；所述底部托盘（1.3）呈圆台状，设置在柱体（1.1）的底部，且底部托盘（1.3）的水平切面直径由上而下逐渐增大；在底部托盘（1.3）的底面中间开设有第二沉孔（4）；所述薄膜（2）由pp聚丙烯制成，且连接在相邻的立柱（1）之间；所述薄膜（2）的顶边与立柱（1）的顶面平齐，薄膜（2）的底边与立柱（1）的底面平齐。
2.根据权利要求1所述的可扇形展开的塑料连柱型材，其特征在于：所述顶部托盘（1.2）的底面直径为5mm~9mm；顶部托盘（1.2）的顶面直径为13mm~17mm；底部托盘（1.3）的顶面直径为12mm~16mm；底部托盘（1.3）的底面直径为22mm~26mm。
3.根据权利要求1所述的可扇形展开的塑料连柱型材，其特征在于：相邻立柱（1）的下部之间相连；相邻立柱（1）的上部留有间距，并且间距为8mm~10mm。
4.根据权利要求1所述的可扇形展开的塑料连柱型材，其特征在于：所述薄膜（2）的厚度为0.3mm~0.4mm。
5.根据权利要求1所述的可扇形展开的塑料连柱型材，其特征在于：所述第一沉孔（3）的直径为3mm~4mm，第一沉孔（3）的深度为2mm~3mm；所述第二沉孔（4）的直径为3mm~4mm，第二沉孔（4）的深度为2mm~3mm。
6.一种由权利要求1~5中任意一项所述的塑料连柱型材制成的波纹管，该波纹管的管壁是挤出、充气并旋转缠绕热熔为一体，包括波纹型材（5）和管内壁（6）；其特征在于：所述波纹型材（5）的波纹内设置有空腔（7）；所述塑料连柱型材沿着空腔（7）的长轴向通长布置在空腔（7）内；所述立柱（1）的顶部托接在波纹穹顶的中间，且与波纹型材（5）的穹顶连接；所述立柱（1）的底部支撑在波纹型材（5）的底部。
7.根据权利要求6所述的波纹管，其特征在于：所述波纹型材（5）的内侧面上、在对应第一沉孔（3）的位置处有第一凸起（8）；所述第一凸起（8）对应插接在第一沉孔（3）中；所述管内壁（6）的外侧面上、在对应第二沉孔（4）的位置处有第二凸起（9）；所述第二凸起（9）对应插接在第二沉孔（4）中。
8.一种权利要求6~7中任意一项所述的波纹管的制备方法，其特征在于：包括有步骤如下：
步骤一，连柱型材的设计；
步骤二，连柱型材的制作：将PP原材料通过挤出机向连柱型材模具中挤出、成型，并定长切割、收圈、储存；
步骤三，设计波纹型材（5），开波纹型材模具；
步骤四，将相对应规格的连柱型材穿进波纹型材模具中；
步骤五，将高密度聚乙烯PE原料通过挤出机向波纹型材模具中挤出，制成的波纹型材（5）中已包含连柱型材；
步骤六，利用缠绕机上的挤出机向管内壁成型机内挤出PE带，并缠绕成管内壁（6）；
步骤七，在缠绕的同时，将含有连柱型材的波纹型材（5）也缠绕到管内壁（6）上，管内壁（6）和波纹型材（5）的温度都在170℃以上，将二者触合粘接在一起；边缠绕，边触合，缠绕成一根管；
步骤八，缠绕好的波纹管经过冷却，定长切割管，此时波纹管加工成型。
9.根据权利要求8所述的波纹管的制备方法，其特征在于：步骤二中连柱型材制作的具体步骤为：
步骤1，开连柱型材模具；
步骤2，制作收圈盘；
步骤3，PP原材料加温，通过挤出机向连柱型材模具内挤出，连柱型材成型；
步骤4，对成型的连柱型材喷淋冷却、收卷上盘，连柱型材的制作完毕。
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