CN1850495A - Pvc缠绕管生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种PVC缠绕管生产工艺，包括以下步骤：(1)将PVC材料挤出形成PVC板带；(2)将PVC板带缠绕成PVC管道，其特征在于：所述步骤(2)中，对PVC板带和PVC管道择一或两者同时进行加热处理。本发明在原有生产工艺中增加加热处理步骤，操作简单，经过对板带和管道的加热处理，就能最大限度的消除了管道内部的应力，令环刚度理论值和实际值基本相符，达到设计的要求，突破原有的使用限制，使PVC缠绕管道能够得到更广泛的应用。

Description

PVC缠绕管生产工艺
技术领域
本发明涉及一种PVC缠绕管的生产工艺。
背景技术
PVC材料具有良好的物理和化学性能。从上个世纪80年代初，国家大力推广应用UPVC管，并制定了一系列的政策、制度、标准，也积累了不少经验。发展到今天，已经具备了完善的产品标准、检测方法标准及检测手段、施工工程技术规范等，从而统一了产品的规格尺寸和质量指标，实现了产品的互换性。这说明了PVC给排水管道的发展已经进入了成熟期，产品质量和施工质量均有了保障，从而保证了PVC给排水管道的使用效果。
PVC材料制造的给排水管有着很多的优点，大量使用在市政给排水工程上，而且达到了很好的使用效果。过去由于生产工艺的限制，PVC管道口径最大只能做到1000MM，它是整条管挤出成型的，所以要把口径做大，就必须用更大型的生产模具。模具做大了不但成本大大提高，而且保证不了产品的正常成型。为了解决这个问题，有些厂家把PVC生产成板带的形式，再利用缠绕机械把板带缠绕成管道。这样经过2次加工，可以生产出口径更大的PVC管道。PVC缠绕管是适用于大型市政排水(排污)工程，大型水利枢纽工程。其生产管径在Φ300MM-Φ2500MM之间。PVC缠绕管道具有耐酸、碱性的防腐蚀性能，水阻系数低，使用寿命长，抗震性能强，抗位移性能高，施工速度快等特点。
由于PVC材料熔点与其他塑胶材料(例如HDPE等)相比，熔点较高，因此一直以来，PVC缠绕管都是通过冷缠绕的工艺将板带缠绕成管道再通过胶水黏合。现有U-PVC缠绕管生产工艺流程如图2-1、2-2所示，PVC材料经过挤出机，生产成板带的形式，再根据不同的管径需要，用不同规格的缠绕机，将板带缠绕成管道，板带之间利用葫芦扣扣死，并用PVC胶水，使板带紧紧地粘合在一起(接合后的板带横截面如图1-1、1-2所示)。
管道的检测主要有以下几个参数：密度，拉伸屈服强度，断裂伸长率，维卡软化温度，二氯甲烷浸渍试验，环刚度，扁平试验，环柔性，烘箱试验等等，这些指标都是衡量管道质量，使用等级的依据。环刚度是管道设计的重要指标，在不同的路段，根据不同的承载需要，设计不同环刚度等级的排水管道。现有生产工艺生产出来的PVC缠绕管管道，基本能符合管道检测的各项指标，但唯独是环刚度只能达到S1(4KN/m2)等级，满足不了目前市场上普遍使用的管道环刚度S2(8KN/m2)等级，或者环刚度12KN/m2等级。
环刚度的计算公式  S＝EI/D3
E材料的弹性模量  I惯性矩  D管环的平均直径
从公式上可以看出管道环刚度提高的关键是提高I惯性矩，因为相同管径材料的管E，D都是不变的。板带的横截面可如图1-1、1-2所示，根据尺寸可以计算出板材的惯性矩I，再分别缠绕成1000MM和1200MM的管道，可得出2个管道的环刚度。这2种口径管道的环刚度设计值都大于9KN/m2，但是，生产出来的管道实际环刚度只有5KN/m2左右，远远偏离设计要求，设计损耗率接近50％。也有尝试把图3-2所示的结构中材料加厚，其理论数据可提高到S＝12.5KN/m2，但是实际数据仍只有S＝5.59KN/m2。从以上数据可分析到，相同结构，损耗率基本差不多的，加厚的板材结构环刚度理论上肯定会提高不少的，但是事与愿违，只能提高一点点，这表明并非是结构上存在的问题，而是有其它不可抗拒的因素影响。尽管行业内做过多方改进，但PVC缠绕管的环刚度仍然不能冲破8KN/m2甚至更高环刚度的大关，因此该技术瓶颈一直严重制约着PVC缠绕管的推广应用。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的是提供一种PVC缠绕管生产工艺，可以将PVC缠绕管的环刚度值大幅提高。
本发明的目的是这样实现的：一种PVC缠绕管生产工艺，包括以下步骤：①将PVC材料挤出形成PVC板带；②将PVC板带缠绕成PVC管道，其特征在于：所述步骤②中，对PVC板带和PVC管道择一或两者同时进行加热处理。
上述的PVC缠绕管生产工艺，其特征在于包括以下步骤：①将PVC材料挤出形成PVC板带；②对PVC板带进行加热处理后缠绕成PVC管道。
上述的PVC缠绕管生产工艺，其特征在于包括以下步骤：①将PVC材料挤出形成PVC板带；②将PVC板带缠绕成PVC管道后，对PVC管道进行加热处理。
上述的PVC缠绕管生产工艺，其特征在于包括以下步骤：①将PVC材料挤出形成PVC板带；②对PVC板带进行加热处理后，缠绕成PVC管道，再对PVC管道进行加热处理。
所述的热处理中，加热温度为40-100℃。
由于现有工艺中管道环刚度的理论数据跟实际数据的损耗率极大，经多方面的研究发现，影响环刚度的重要因素，是存在有管道内部的应力。由于PVC板带成型是直板形式，经过缠绕机机械地缠绕成螺旋管道，变形的PVC板带就存在要令其自身复原的应力，所以这种机械成型使管道内部存在十分巨大的内部应力，该应力把管道的一大部分环刚度抵消了，所以无论理论设计环刚度有多高，它内部应力也随着设计环刚度的增强而增加，令实际环刚度始终维持在一个很低的范围内，得不到提升。经过研究，消除PVC塑料的内部应力，可以通过加热到一定温度使塑料里面的分子结构重新排列，内部结构达到稳定状态。
因此，加热处理是PVC缠绕管道的核心技术，不经过此工艺处理，管道环刚度不能达到8KN/m2或以上的设计要求。本发明在原有生产工艺中增加加热处理步骤，操作简单，经过对板带和管道的加热处理，就能最大限度的消除了管道内部的应力，令环刚度理论值和实际值基本相符，达到设计的要求，突破原有的使用限制，使PVC缠绕管道能够得到更广泛的应用。
附图说明
图1-1、1-2分别是1000mm规格PVC板带和1200mm规格PVC板带的横截面图；
图2-1、2-2分别是现有PVC缠绕管生产工艺流程框图和生产工艺示意图；
图3是本发明实施例1的PVC缠绕管生产工艺流程框图；
图4是本发明实施例2、3的PVC缠绕管生产工艺流程框图；
图5-1、5-2分别是本发明实施例4的PVC缠绕管生产工艺流程框图和生产工艺示意图。
具体实施方式
如图5-2所示，本发明是一种PVC缠绕管生产工艺，首先将PVC材料通过挤出机挤出形成PVC板带2(挤出机未在图中显示)，板带2的结构可根据实际需要设计，图1-1、1-2所示的就是其中的两种板带横截面。然后再根据不同的管径需要，用不同规格的缠绕成型机5将PVC板带2缠绕成PVC管道1，板带2之间利用可相互嵌合的葫芦扣扣死(图1-1、1-2所示)，并用PVC胶水将板带2紧紧地粘合在一起，形成PVC缠绕管道1。在本发明中，增加对PVC板带2和PVC管道1择一或两者同时进行加热处理的工艺步骤，消除其内部应力。加热温度在40-100℃之间，视乎产品规格的不同，客户使用要求的不同(环刚度等级要求不同)而确定。加热方式可采用电热、水热、风热等，在此不作限定。加热时间为将板带或管道由室温加热至工艺温度所需的时间，视乎不同的加热方式、功率及不同规格的板带而略有不同，一般在10分钟以内板带或管道都可以达到工艺温度。
在把板带2缠绕成管道1前，先将板带2预热到一定温度，并保持该温度缠绕成管道1，此步骤可消除大部分应力，最好的，加热温度为40-85℃，保留一定应力以便于把板带缠绕成管道，同时可使其实现更好地拉伸，更好地成型，不至于在机械缠绕成型时被拉伤。由已预热的板带2缠绕成型的PVC缠绕管道1，其内部应力大部分消除，管道的环刚度大幅提高。
PVC缠绕管道缠绕成型后，对管道1加热到一定的温度，可把管道1的内部应力都消除掉。对管道进行加热处理，自然冷却后，即可得到消除了内部应力的PVC缠绕管，由于没有了内部应力的抵消作用，管道的环刚度大幅提高。
最好的，是对缠绕前的PVC板带2和成型后的管道1同时进行加热处理，通过对板带2的加热，可使成型后应力部分消除，而且使板带2能更好地拉伸成型，等管道1缠绕成型后，再对管道1加热到一定的温度，把剩余的应力都消除掉，这样就能最大限度的消除管道的内部应力了。
实施例1
生产流程如图3所示，首先将PVC材料通过挤出机挤出横截面如图1-2所示的PVC板带2，然后通过隧道式加热器3将PVC板带2加热约2分钟，令板带2的温度达到85℃，并保持该温度利用缠绕成型机5进行缠绕，形成PVC管道1。
实施例2
生产流程如图4所示，首先将PVC材料通过挤出机挤出横截面如图1-1所示的PVC板带2，然后利用缠绕成型机5将PVC板带2缠绕成PVC管道1，PVC缠绕管道1缠绕成型后，通过隧道式加热器4对管道1加热约2分钟，令管道1本体温度达到40℃，即可消除部分内部应力，提高管道的环刚度。
实施例3
生产流程如图4所示，首先将PVC材料通过挤出机挤出横截面如图1-1所示的PVC板带2，然后利用缠绕成型机5将PVC板带2缠绕成PVC管道1，PVC缠绕管道1缠绕成型后，通过隧道式加热器4对管道1加热约3分钟，令管道1本体温度达到75℃，消除其内部应力，提高管道的环刚度。
实施例4
如图5-1、5-2所示，首先将PVC材料通过挤出机挤出横截面如图1-2所示的PVC板带2，然后通过隧道式加热器3对PVC板带2进行加热处理约1分钟，令板带2升温至55℃，并保持该温度利用缠绕成型机5缠绕成PVC管道1，在管道1缠绕成型后，通过隧道式加热器4对管道1再次进行加热处理约3分钟，令管道1温度达到100℃，即可生产出高环刚度的PVC缠绕管。
对比试验
把同一条管径1200MM的PVC缠绕管分成2段，一段是按现有生产工艺进行生产的对照段，另一段是按本发明实施例3中所述工艺进行生产的改进段。对两段成型管道进行测试，对照段的管环刚度S＝5.39KN/m2，改进段的管环刚度S＝8.24KN/m2。从以上数据可以看到，经过热处理消除内部应力后，管道的环刚度大幅提高，能满足设计要求。

Claims (5)

1.一种PVC缠绕管生产工艺，包括以下步骤：①将PVC材料挤出形成PVC板带；②将PVC板带缠绕成PVC管道，其特征在于：所述步骤②中，对PVC板带和PVC管道择一或两者同时进行加热处理。
2.根据权利要求1中所述的PVC缠绕管生产工艺，其特征在于包括以下步骤：①将PVC材料挤出形成PVC板带；②对PVC板带进行加热处理后缠绕成PVC管道。
3.根据权利要求1中所述的PVC缠绕管生产工艺，其特征在于包括以下步骤：①将PVC材料挤出形成PVC板带；②将PVC板带缠绕成PVC管道后，对PVC管道进行加热处理。
4.根据权利要求1中所述的PVC缠绕管生产工艺，其特征在于包括以下步骤：①将PVC材料挤出形成PVC板带；②对PVC板带进行加热处理后，缠绕成PVC管道，再对PVC管道进行加热处理。
5.根据权利要求1-4中任一权利要求所述的PVC缠绕管生产工艺，其特征在于：所述加热处理温度为40-100℃。
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