CN205244642U - 一种外波纹增强型保温塑料供暖/供冷管 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于建筑管材技术领域，具体涉及一种外波纹增强型保温塑料供暖/供冷管。本实用新型所述外波纹型保温塑料供暖/供冷管，包括由内至外依次设置的耐热聚乙烯内管、纤维增强层、塑料包覆层、发泡保温层以及聚乙烯外管；所述聚乙烯外管为外波纹型管。本实用新型所述管材的使用温度为-40℃～85℃，既可以满足塑料管道的供热要求，也可以作为集中供冷管道使用。

Description

一种外波纹增强型保温塑料供暖/供冷管

技术领域

本实用新型属于建筑管材技术领域，具体涉及一种外波纹增强型保温塑料供暖/供冷管。

背景技术

聚乙烯(PE)是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂。原态聚乙烯的外表呈乳白色，在微薄截面呈一定程度的半透明状。PE具有优良的耐大多数生活和工业用化学品的特性，PE材料的应用非常广阔，管材领域亦是聚乙烯应用领域中的一个重要方面。

聚乙烯塑料管材主要分两大类：高密度聚乙烯HDPE(低压聚乙烯)和低密度聚乙烯LDPE(高压聚乙烯)。由于HDPE和LDPE物理性能上存在差异，所以两种材料在管材应用领域上各有不同：低密度聚乙烯(LDPE)具有良好的柔韧性，但是抗压耐压强度较低，所以只能用于低压力小直径的管材，它经常被制成盘管而用于农村改水和一些非长期使用的场合；而高密度聚乙烯材料(HDPE)由于具有较好的抗压性能，所以广泛应用于压力管领域。普通聚乙烯管材具有连接可靠、低温抗冲击性好、耐化学腐蚀性好、耐老化、使用寿命长、耐磨性好、可挠性好、搬运方便等优点。但是普通聚乙烯管材在60℃以上就难以长期使用，也是限制其发展的一大缺陷。

在塑料管发展的初期，聚乙烯压力管材的使用是远小于聚氯乙烯的，而随着HDPE新材料、新技术的出现，这种成本(重量)上的差异发生了很大的变化。随着第二代聚乙烯管材料(相当于PE80)和第三代聚乙烯管材料(相当于PE100)的出现，在同样直径200同样压力等级及条件下，相同长度的聚乙烯管材的重量只是UPVC管材重量的93％。所以，第二代和第三代的聚乙烯管材料不仅显着地提高了PE的最小要求强度，而且也提高了抗环境应力开裂性能，具有显着的抗裂缝快速增长能力，更重要的是在同样使用压力下可以减少壁厚，增加输送截面，而在同样壁厚下增加所用的压力，提高输送能力。随着聚乙烯技术的改进，经济效益是显著的。最近有报道说，第四代聚乙烯管材料PE125已经开发成功，由此可以预测，更大直径、更具经济性的聚乙烯压力管道更具有广阔的使用领域。

普通聚乙烯管材具有连接可靠、低温抗冲击性好、耐化学腐蚀性好、耐老化、使用寿命长、耐磨性好、可挠性好、搬运方便等优点。但是普通聚乙烯管材在60℃以上就难以长期使用，而且在北方冬季，室外温度一般在-20℃以下，对于室外地上铺设的聚乙烯管线很难保证流体的正常输送。

耐热聚乙烯(PE-RT)管材更是在此基础上发展而来的新型材料，其既具有交联聚乙烯管材耐高温、不结垢的优点，又弥补了交联后的管材不能热熔连接，废品、次品不能再生利用的缺点。与普通PE管相比，PE-RT管材保留了热熔连接，卫生、无毒、耐低温、柔性好、易施工的优点，又弥补了PE管材高温性能方面的不足、寿命短的缺点，是当前地板采暖用管材中经济适用的新型环保管材。但是由于其管材未经过保温处理，因此，会导致直接输送热水时存在很大的热量损失，造成极大的浪费。

塑料管材目前存在的最大缺点就是耐压性能不足，抗外力冲击性能不佳，当前市场上的热塑性塑料管材大体上有两种，一种是无增强材料增强的常规塑料管，另一种是含有金属、纤维等增强材料增强的塑料复合管材，后者在性能及应用上明显优于前者，可以在环境恶劣的情况下输送流体，降低爆管风险。对于有增强的塑料复合管材，其增强材料主要有金属丝、金属板、无机纤维、有机纤维等材料。其中，由金属丝和金属板增强的塑料复合管材，由于金属和塑料的相容性差导致连接困难、韧性差、易产生应力集中、盘管困难等缺点；而对于纤维增强的塑料复合管材就不存在这样的问题。

纤维增强塑料复合管材的种类也很多，按纤维种类分有无机纤维、有机纤维和混合纤维增强，按照纤维的增强方式又可以分为连续纤维缠绕、纤维编织包覆增强和短纤维增强型。纤维增强塑料复合管材具有加工成型方便、纤维增强层分布均匀且纤维含量可控等特点，特别是纤维与塑料的相容性明显优于金属丝或金属板。同时，纤维增强塑料复合管材具有较高的耐压强度，简便的连接技术，优越的韧性，不易形成应力集中等优势。因此，纤维增强塑料复合管材广泛应用于石油天然气工业、深海管道、航空领域，占有极大的市场空间。

对于大多数现有纤维增强热塑性塑料复合管材而言，大部分首先将连续纤维在张力作用下与热塑性塑料浸润复合制备连续纤维增强热塑性塑料预浸带，再将预浸带缠绕热塑性塑料管材，或者直接在热塑性塑料管材表面缠绕连续纤维，最后在带缠绕层管材表面挤出一层包覆层，或者使用短纤维与热塑性塑料共混挤出管材，这样要么纤维在张力作用下使纤维受损，要么无法充分利用纤维的增强作用，而且缠绕的预浸带或者缠绕的连续纤维增强方式较单一，这样就限制了复合管材在某些恶劣条件下的应用。

实用新型内容

为此，本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种广泛应用于输送生活热水、温泉水和集中供暖的二次供热管网以及集中供冷之用的耐热型聚乙烯供暖/供冷管。

为解决上述技术问题，本实用新型所述的外波纹型保温塑料供暖/供冷管，包括由内至外依次设置的耐热聚乙烯内管、纤维增强层、塑料包覆层、发泡保温层及聚乙烯外管；所述聚乙烯外管为外波纹型管。

所述供暖/供冷管的公称外径为52-525mm。

所述耐热聚乙烯内管的公称外径为16-400mm。

所述耐热聚乙烯内管的管壁厚为2.3-36.6mm。

所述纤维增强层为纤维编织物形成的增强层，所述的纤维为玻璃纤维、芳纶纤维、碳纤维、锦纶纤维、涤纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维中的一种或几种混合纤维。

所述纤维增强层的径向厚度为2-10mm。

所述纤维增强层包括一层或多层纤维编织物。

所述纤维编织物为二维编织物和/或三维编织物。所述二维编织物包括菱形编织、规则编织或赫格利斯结构中的一种；所述的三维编织物为二步法三维编织、四步法三维编织或六步法三维编织中的一种。所述的纤维编织角度为15°-45°，所述的纤维编织层为一层或者多层。所述的多层为层间相同类型的编织方式或者不同类型的层间编织方式。

所述塑料包覆层的径向厚度为2-5mm。所述的塑料包覆层为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯中的一种。

所述发泡保温层壁厚度为10mm-50mm。所述的发泡保温层为聚氨酯硬质发泡和聚氨酯软质发泡中的一种。

所述聚乙烯外管的管壁厚度为2.5mm-8mm。

本实用新型所述增强型保温塑料供暖/供冷管材的制备方法，包括如下步骤：

(1)制备耐热聚乙烯内管

取耐热聚乙烯经挤出机挤出耐热聚乙烯内管，设置其公称外径为16mm-400mm，壁厚2.3mm-36.6mm；

(2)制备所述纤维增强层

按照设定好的程序在所述耐热聚乙烯内管的外层进行纤维编织，制得所述纤维增强层；所述的纤维可以是玻璃纤维、芳纶纤维、碳纤维、锦纶纤维、涤纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维，所述的编织方式为二维编织和三维编织结构中的一种，所述的纤维增强层为一层或多层；

(3)制备塑料包覆层

按照选定的重量份数取包覆层塑料，并将步骤(2)编织好的管材进行预热，在所述纤维增强层的外表面挤出，得到所述热塑性塑料包覆层；所述包覆层塑料为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯中的一种，该塑料包覆层径向厚度为2mm-5mm；塑料包覆层可以充分固定纤维层，有效防止纤维分层发生分层、开裂和松动现象，提高纤维编织层的可靠性；

(4)制备发泡保温层和外波纹型聚乙烯外管

所述发泡保温层和所述外波纹型聚乙烯外管成型为一步法或两步法实现；具体而言：一步法以带有包覆层的复合管材为芯管，在芯管外挤出一层外波纹型聚乙烯外管，同时通过聚氨酯发泡机在芯管与外管间隙喷灌聚氨酯发泡塑料，使塑料包覆层与外波纹型聚乙烯外管紧密结合，形成发泡保温层；二步法以带有包覆层的复合管材为芯管，在通过挤出机挤出外波纹型聚乙烯外管，芯管与外管在聚氨酯发泡平台上，使用聚氨酯发泡机在芯管与外管间隙喷灌聚氨酯发泡塑料形成发泡塑料保温层。

本实用新型所述外波纹型增强型保温塑料供暖/供冷管中，所述耐热聚乙烯内管材的使用温度在-40℃～85℃，而且导热系数低，具有优良的耐温性能，可以有效地降低内管的热损失；同时所述耐热聚乙烯内管相比金属管材具有导热系数低，可以较少热损失；而耐热聚乙烯又具有超强的耐低温性，可在-40℃使用，故可以作为集中供冷管道使用；本实用新型所述管材的使用温度为-40℃～85℃，既可以满足塑料管道的供热要求，也可以作为集中供冷管道使用；中间发泡保温层减小输送流体与外界环境的热扩散。

本实用新型所述外波纹型保温塑料供暖/供冷管的管材内壁光滑，输送阻力小，可以降低输送能耗；耐热聚乙烯内管具有优良的耐腐蚀性能，可以降低维护费用。

本实用新型通过制备多层管材的方法，使各层管材优势互补，外波纹型外管可以增大管材埋地后与土壤的接触面积，提高管材的抗压能力。中间聚氨酯发泡层的存在可以保证热流体很少的热损失。耐热聚乙烯内管使用温度可达85℃，具有优良的耐温性能，可以输送一般生活热水和温泉水等。此材料又具有良好的耐低温性能，可在-40℃使用，故可以作为集中制冷工程中供冷管道使用。

本实用新型所述纤维增强型保温热塑性塑料复合管材，由于特别设置了塑料包覆层，使得纤维与塑料之间紧密结合，限制了纤维编织层发生分层、开裂和松动现象，提高纤维编织层的可靠性。同时，本实用新型选择对带有纤维编织层的复合热塑性塑料管材预热，亦可以提高纤维编织层与塑料的结合，充分的发挥增强层作用。

本实用新型所述复合管材的纤维增强层采用编织的方法，可以很大程度上降低对纤维的损伤，并通过对纤维编织层间的合理选择，可以最大限度的发挥纤维编织层的增强作用。同时，纤维编织层是一层或者多层，可以满足管材的不同耐压要求，耐压等级可达42MPa。

从制备工艺而言，本实用新型所述复合管材的发泡塑料保温层与热塑性改性塑料外管为一步法或者两步法制备，成型更为方便快捷，可在满足产品要求前提下，优化生产成本。而所述聚乙烯外管为外波纹形式，可以提高管材的抗外力作用，选定其公称外径为250mm以下，且可以制成1km长的盘管，既便于运输也可以减少管材的连接接口。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中，

图1为本实用新型所述供热/供冷管的结构示意图；

图中附图标记表示为：1-耐热聚乙烯内管，2-纤维增强层，3-塑料包覆层，4-发泡保温层，5-聚乙烯外管。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型所述的外波纹增强型保温塑料供暖供冷管材，包括自内向外依次设置的耐热聚乙烯内管1、纤维增强层2、塑料包覆层3、发泡保温层4以及聚乙烯外管5；并且特别地，所述聚乙烯外管5为外波纹型管。

就产品的尺寸而言，所述供暖/供冷管的公称外径为52mm-525mm。其中，所述耐热聚乙烯内管1的公称外径为16-400mm，所述耐热聚乙烯内管1的管壁厚为2.3-36.6mm；所述纤维增强层2的径向壁厚度为2-10mm，所述纤维增强层包括一层或多层纤维编织物；所述塑料包覆层3的径向壁厚度为2-5mm；所述发泡保温层4的径向壁厚度为10mm-50mm；所述聚乙烯外管5的管壁厚度为2.5mm-8mm。

就制备材料而言，所述耐热聚乙烯内管1由耐热聚乙烯经挤出机挤出而得。所述纤维增强层2为纤维编织物形成的增强层，所述的纤维为芳纶纤维、涤纶纤维、锦纶纤维、玻璃纤维中的一种或几种混合纤维；所述纤维增强层包括一层或多层纤维编织物；所述纤维编织物优选为二维编织物和/或三维编织物。所述二维编织物包括菱形编织、规则编织或赫格利斯结构中的一种；所述的三维编织物为二步法三维编织、四步法三维编织或六步法三维编织中的一种。所述的纤维编织角度优选15°-45°，所述的纤维编织层为一层或者多层；所述的多层为层间相同类型的编织方式或者不同类型的层间编织方式。所述塑料包覆层3为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯中的一种。所述的发泡保温层4为聚氨酯硬质发泡和聚氨酯软质发泡中的一种。所述于聚乙烯外管5由聚乙烯树脂经挤出机挤出而得。

就制备工艺而言，所述耐热聚乙烯内管1为经挤出机挤出获得，并按照设定好的程序在所述耐热聚乙烯内管的外层进行纤维编织，制得所述纤维增强层2。再按照选定的重量份数取包覆层塑料，并将编织好的管材进行预热，在所述纤维增强层的外表面挤出，得到所述热塑性塑料包覆层3；塑料包覆层可以充分固定纤维层，有效防止纤维分层发生分层、开裂和松动现象，提高纤维编织层的可靠性。所述发泡保温层4和所述外波纹型聚乙烯外管5成型为一步法或两步法实现；具体而言：一步法以带有包覆层的复合管材为芯管，在芯管外挤出一层外波纹型聚乙烯外管，同时通过聚氨酯发泡机在芯管与外管间隙喷灌聚氨酯发泡塑料，使塑料包覆层与外波纹型聚乙烯外管紧密结合，形成发泡保温层；二步法以带有包覆层的复合管材为芯管，在通过挤出机挤出外波纹型聚乙烯外管，芯管与外管在聚氨酯发泡平台上，使用聚氨酯发泡机在芯管与外管间隙喷灌聚氨酯发泡塑料形成发泡塑料保温层。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种外波纹型保温塑料供暖/供冷管，其特征在于，包括由内至外依次设置的耐热聚乙烯内管(1)、纤维增强层(2)、塑料包覆层(3)、发泡保温层(4)以及聚乙烯外管(5)；所述聚乙烯外管(5)为外波纹型管。

2.根据权利要求1所述的外波纹型保温塑料供暖/供冷管，其特征在于，

所述供暖/供冷管的公称外径为52-525mm。

3.根据权利要求1或2所述的外波纹型保温塑料供暖/供冷管，其特征在于，所述耐热聚乙烯内管(1)的公称外径为16-400mm。

4.根据权利要求1或2所述的外波纹型保温塑料供暖/供冷管，其特征在于，所述耐热聚乙烯内管(1)的管壁厚为2.3-36.6mm。

5.根据权利要求1或2所述的外波纹型保温塑料供暖/供冷管，其特征在于，所述纤维增强层(2)的径向厚度为2-10mm。

6.根据权利要求5所述的外波纹型保温塑料供暖/供冷管，其特征在于，所述纤维增强层(2)包括一层或多层纤维编织物。

7.根据权利要求6所述的外波纹型保温塑料供暖/供冷管，其特征在于，所述纤维编织物为二维编织物和/或三维编织物。

8.根据权利要求1或2所述的外波纹型保温塑料供暖/供冷管，其特征在于，所述塑料包覆层(3)的径向厚度为2-5mm。

9.根据权利要求1或2所述的外波纹型保温塑料供暖/供冷管，其特征在于，所述发泡保温层(4)的径向厚度为10mm-50mm。

10.根据要求1或2所述的外波纹型保温塑料供暖/供冷管，其特征在于，所述聚乙烯外管(5)的管壁厚度为2.5mm-8mm。