CN1336503A

CN1336503A - 螺旋缠绕钢丝增强体的钢塑复合管

Info

Publication number: CN1336503A
Application number: CN 01128810
Authority: CN
Inventors: 甘国工
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-09-05
Filing date: 2001-09-05
Publication date: 2002-02-20

Abstract

本发明提供了一种螺旋缠绕钢丝增强体的钢塑复合管。包括位于管壁中的聚合物连续体,其特征是有由至少一根表面有粘结剂或粘结剂与聚合物共混物形成的粘结剂结构层的钢丝作左旋和/或右旋缠绕而形成的增强体,增强体置于聚合物连续体中且通过粘结剂结构层使钢丝与聚合物连续体牢固复合为一体。内承压能力高,使用范围广。

Description

螺旋缠绕钢丝增强体的钢塑复合管

技术领域：

本发明涉及的是一种钢塑复合管，特别涉及的是一种螺旋缠绕钢丝增强体的钢塑复合管。

背景技术：

纯塑料管的生产和应用已经有几十年的经验，为了克服和解决纯塑料管的环境老化、环应力指标低、管的使用温度升高工作压力折减系数大、热稳定性差及环境应力开裂等纯塑料管使用弱点和应用难题，人们在塑料管的生产技术上作了不少改进。比如在软聚氯乙烯管生产中，在芯管的外壁上用金属丝或化纤或玻璃纤维丝作左、右旋向螺旋缠绕增加一层结构网，然后在结构网上再复合挤出一层外管，形成三层结构，用结构网层来作增强层，达到增加强度的目的，这三层没有结合在一起，不是真正意义的复合材料：又比如在聚烯烃管道生产中，在先挤出冷却的内层管材外壁用上述类似的方法，用钢丝螺旋缠绕内层管，在对钢丝和内层管外壁加热同时，再挤出外层管对钢丝层包复，同时与内层管外壁产生熔接，这种方法，比上述方法有了进步，至少3层熔合在一起，有内层作承压层，有钢丝层作增强层，能够承受比内层更高的介质输送压力，外层不仅对强度可以起补充作用，更重要的是可以利用外层进行管与管之间通过二通熔接套进行管道熔接连接，上述这二种管道已经在市场上销售，但它们都不是真正意义上的复合材料。作为结构增强的金属丝、化纤、玻璃纤维丝和钢丝，都没有与作管道的聚合物连续体在包复面接触的界面产生粘结而使其成为一体，不能将复合为一体的二种材料的机械强度和互补的物理性能结合起来，综合发挥。在使用和实验上述两种管道时，增强网明显是单独受力，没有与连续体复合而产生复合受力。当内层管受内压力作用而膨胀时，网状结构的增强网也随之膨胀，并没有利用其复合结构特点而阻止内壁管的进一步膨胀，当内压力即环应力大到内壁管的强度值之上，因纯塑料管断裂伸长率高至百分之几百，此时内壁管还不至于破裂时，增强网本可以起到协同阻止管膨胀的作用，但因增强网并不是与连续体复合为一体的，增强网在连续体中可以明显看到是随管的膨胀作用在产生位移滑动。可以说是协同增强了部分受力，但增强网的贡献率仅在10～20％，即只比纯塑料管环应力爆破强度值计算提高10～20％，若按增强网真正被复合而应增加的强度设计应比纯塑料管提高环应力爆破值50～100％。可见增强网并没有起到复合材料的功能。在实际的工程应用中也大量的反映出以上事实。特别是上述管道产品，即聚烯烃内管外壁螺旋缠绕钢丝，在其钢丝层复合挤出外层管，这种管在使用和实验时，当内壁管在受力膨胀时，在断裂伸长率范围内，纬向钢丝因受力随同膨胀，甚至出现钢丝在连续体中滑动不能阻止内壁管膨胀的现象，钢丝的增强体作用未得到充分发挥。

发明内容：

本发明的目的是为了克服以上不足，提供一种内承压力高，使用范围广的螺旋缠绕钢丝增强体的钢塑复合管。

本发明的目的是这样来实现的：

本发明螺旋缠绕钢丝增强体的钢塑复合管，包括位于管壁中的聚合物连续体，其特征是有由至少一根表面有粘结剂或粘结剂与聚合物共混物形成的粘结剂结构层的钢丝作左旋和/或右旋缠绕而形成的增强体，增强体置于聚合物连续体中且通过粘结剂结构层使钢丝与聚合物连续体牢固复合为一体。

上述的增强体中螺旋缠绕的相邻钢丝是紧靠在一起的。

上述的增强体中螺旋缠绕的相邻钢丝是分隔开的。

上述的以表面有粘结剂结构层的钢丝螺旋缠绕形成的被聚合物连续体包覆的增强体为界面，其内管层和外管层是采用不同性能和形态的聚合物材料制成。

本发明钢塑复合管中采用了表面有粘结剂结构层的钢丝作螺旋缠绕而形成的增强体，增强体通过粘结剂结构层使钢丝与聚合物连续体复合为一体，大大提高了管壁的内承压能力。

本发明钢塑复合管内承压能力高，使用范围广。

附图说明：

图1为本发明实施例1结构示意图。

图2为增强体结构示意图。

图3为本发明实施例2结构示意图。

图4为本发明实施例3结构示意图。

图5为本发明实施例4结构示意图。

具体实施方式：

实施例1：

图1、图2给出了本发明实施例1图。在钢丝1外周包覆有厚0.03mm～0.20mm的用乙烯—醋酸乙烯脂(EVA)粘接剂结构层2而形成增强体3。在先挤出冷却成型的连续体4中的聚乙烯(或聚丙烯)内层管5的外壁用1根(或2根或3根)包覆有粘接剂结构层的钢丝的增强体按一定螺矩左旋(也可右旋)缠绕其上，对其加热，与此同时挤出包复钢丝和内层管的聚乙烯(或聚丙烯)外层管6且通过钢丝上的EVA粘接剂将含钢丝的增强体和内层管、外层管复合而成钢塑复合管。

这种结构的管比同样壁厚的纯聚乙烯管有更高的内承压能力，在同等环应力使用下输送介质，可提高使用温度。应用于燃气工程，可比纯聚乙烯管有更高的使用压力，特别是抗环境应力开裂性能有大步的提高。

实施例2：

图3给出了本发明实施例2图。在钢丝29上包覆有厚0.03mm～0.20mmEVA粘接剂结构层17形成增强体8。在挤出冷却成型的连续体9的内层管10的外壁上取2根(或1根或3根)增强体8采用左旋(或右旋)彼此紧靠在一起的方式缠绕，与此同时挤出聚乙烯塑料包覆在有钢丝的增强体上而形成外层管11并通过增强体中的粘接剂将钢丝与内层管、外层管复合而形成钢塑复合管。

本实施例2钢塑复合管比实施例1钢塑复合管内承压能力更高。

实施例3：

图4给出了实施例3结构示意图。在先挤出冷却成型连续体12的聚乙烯内层管13的外壁上采用实施例1中的2根(或3根)由钢丝和包覆其上的粘接剂结构层复合的增强体14按一定的螺距分别采用左旋和右旋的方式将其缠绕即在内层管上形成两层钢丝增强体缠绕层，然后对增强体和内层管外壁加热，与此同时，挤出聚乙烯塑料包覆在增强体上形成连续体外层管15且将内、外层管复合而成钢塑复合管。

此实施例适合生产较大直径的管道，在管网中，往往Φ50至Φ200的管径都被要求一个工作压力，相应对大管的环应力要求较高，就采用了两层钢丝结构给予增强。

实施例4：

图5给出了实施例4结构示意图。先挤出成型作为聚乙烯连续体21的内壁的内层管16聚乙烯管坯，当管坯内壁冷却但外壁还是熔融体状态时用1根(或2根3根)被预先用乙烯—醋酸乙烯酯(EVA)和聚乙烯的共混物结构层17涂塑包复的钢丝18的增强体19按紧靠一起左旋(或右旋)的方式将其缠绕，当管道直径为Φ110mm时，钢丝直径采用Φ2mm，钢丝涂塑后直径为Φ6mm。本实施例没有再挤出包复外壁即外层管，而是利用钢丝涂塑后的较厚的涂塑层代替以后管道连接时需要与二通管件熔融体连接的外层管。管壁20是聚乙烯管坯和涂塑钢丝紧靠一起螺旋缠绕而形成了的。为此也形成了钢塑复合管。

实施例5：

图6给出了本发明实施例5结构示意图。是在先挤出冷却成型的作为内壁的内层管的硅烷交联聚乙烯管坯的外壁上用1根(或2根或3根)被预先用乙烯—酯酸乙烯酯(EVA)22涂塑包复的钢丝23的增强体24按一定螺距或者左旋或者右旋将其缠绕，EVA涂塑包复一般膜厚在0.03mm～0.20mm，然后将网丝和交联聚乙烯管坯的外壁加热，与此同时将材料为不交联聚乙烯挤出包复钢丝和硅烷交联聚乙烯管坯，将钢丝包复起来形成了管壁25，通过EVA粘结剂将钢丝和硅烷交联聚乙烯、不交联聚乙烯形成的连续体26中内层管27和外层管28连接起来，即复合起来形成内层管和外层管是不同性能和形态的聚合物材料的钢塑复合管。这种管在热水条件下使用或在工程使用前将内层管用热水蒸煮，使其交联成为硅烷交联聚乙烯管道，比一般聚乙烯管道有更好的强度和耐老化耐化学性能，能耐60℃～80℃的使用温度，因外层管没有交联，又方便熔融连接使交联聚乙烯不便连接的困难得以解决，因有螺旋缠绕钢丝的增强作用，使普通交联聚乙烯和不交联聚乙烯的共挤出复合管不能满足≥1.6MPa工作压力的应用领域得以突破。

Claims

1、螺旋缠绕钢丝增强体的钢塑复合管，包括位于管壁中的聚合物连续体，其特征在于有由至少一根表面有粘结剂或粘结剂与聚合物共混物形成的粘结剂结构层的钢丝作左旋和/或右旋缠绕而形成的增强体，增强体置于聚合物连续体中且通过粘结剂结构层使钢丝与聚合物连续体牢固复合为一体。

2、根据权利要求1所述的螺旋缠绕钢丝增强体的钢塑复合管，其特征在于增强体中螺旋缠绕的相邻钢丝是紧靠在一起的。

3、根据权利要求1所述的螺旋缠绕钢丝增强体的钢塑复合管，其特征在于增强体中螺旋缠绕的相邻钢丝是分隔开的。

4、根据权利要求1或2或3所述的螺旋缠绕钢丝增强体的钢塑复合管，其特征在于以表面有粘结剂结构层的钢丝螺旋缠绕形成的被聚合物连续体包覆的增强体为界面，其内管层和外管层是采用不同性能和形态的聚合物材料制成。