CN211315384U - 一种竹麻缠绕复合压力管 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种竹麻缠绕复合压力管，属于竹复合管道技术领域，其竹麻缠绕复合压力管在径向上依次设置有内衬层、结构层和外防护层，且其结构层中包括至少一个麻缠绕单元和至少一个竹缠绕单元，以及麻缠绕单元包括至少两层由麻纤维帘缠绕粘结而成的麻纤维层，竹缠绕单元包括至少两层由竹篾帘缠绕粘结而成的轴向竹篾层；同时，结构层中的麻纤维层和轴向竹篾层的层数之和不少于6层。本实用新型的竹麻缠绕复合压力管，其结构简单，制备方法便捷，能充分发挥竹材料和麻材料的性能优势，使复合压力管具有较好的抗内压能力和优异的抗外压能力，复合压力管道的环刚度和抗弯折能力大幅提升，管道的适用范围有效扩大，具有较好的实用价值。

Description

一种竹麻缠绕复合压力管

技术领域

本发明属于竹复合管道技术领域，具体涉及一种竹麻缠绕复合压力管。

背景技术

在工业生产和日常生活中，管道结构的应用十分广泛，且普遍采用水泥管、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、玻璃钢管、薄铁管等传统管道。其中，水泥管成本低，但强度也较低，且重量重，管接头易漏；聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯管道质轻、光滑且耐腐蚀，但刚度和强度方面有所不足且原料均为石油化工合成制品；玻璃钢管及玻璃钢夹砂管具有耐腐蚀、强度高、流体阻力小，但产品采用主要原料增强材料为高能耗的玻璃纤维，树脂为石油化工合成制品，产品及废料不可回收、不环保；薄钢管存在耐腐性差，生产过程能耗高、污染高、不环保等缺点。因此，不难看出，上述传统管道的应用，消耗着大量的矿产资源、且高能耗高排放、资源不可再生，不符合节能环保的需求。

近年来，随着制备工艺技术的进步，越来越多利用可再生资源制备的管道结构开始得到应用，其中便包括竹缠绕复合管道和麻缠绕复合管道。在现有专利CN 201434160 Y和CN 204852660 U中，分别公开了一种竹纤维缠绕复合管和一种麻缠绕复合管，两种复合管分别通过在管径方向由内及外依次设置内衬层、增强层、外防护层，使得成型后的复合管具备良好的耐久性和环刚度，能一定程度替代传统的管道结构，使管道结构的应用满足节能环保、资源可再生的先进理念。

但是，研究人员在上述两种复合管的应用和后续研究中发现，两者都存在或多或少的不足。其中，麻纤维原料处理的工艺相对比较成熟，在汽车内饰物、麻绳、生活用品等领域有较为广泛的运用，虽然麻的拉伸强度较高，以纯麻缠绕的管道便可满足管道内压的要求，即可以承受较大的由内至外的径向压力；但是，麻复合管的环刚度较差，仅能承受较小由外至内的径向压力，无法满足众多应用领域对管道的环刚度要求，且麻复合管能承受的轴向力有限，抗弯折的能力较差，进一步导致其应用领域受限，无法充分发挥麻材料的价值。同时，虽然竹缠绕复合管具有较好的环刚度和轴向力，且竹篾缠绕技术在近年来也得到了快速的进步，但是，竹篾送料、搭接技术等方面还未完全成熟，导致竹复合管在成型时的控制难度相对较高，管道的制备成本也较高，管道的性能很难达到合理控制，制约了竹复合管道的应用和发展。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种，本发明提供了一种竹麻缠绕复合压力管，其中通过在复合压力管中设置由竹材料和麻材料依次缠绕粘结而形成的结构层，使得复合压力管在具备较好的抗内压性能的同时，具备较好的环刚度和抗折性能，提升由可再生资源制备的复合压力管的适应性，扩大复合压力管的应用范围，降低复合压力管的制备成本。

为实现上述目的，本发明提供一种竹麻缠绕复合压力管，包括在径向上由内及外依次设置的内衬层、结构层和外防护层，其特征在于，

所述结构层由管道径向上的至少一个麻缠绕单元和至少一个竹缠绕单元缠绕粘结而成；

所述麻缠绕单元包括至少两层由麻纤维帘缠绕粘结而成的麻纤维层，所述竹缠绕单元包括至少两层由竹篾帘缠绕粘结而成的轴向竹篾层，且在管道任意位置处的结构层中，所述麻纤维层和所述轴向竹篾层的层数之和不少于6层。

作为本发明的进一步改进，所述麻纤维层由所述麻纤维帘以60°～90°的螺旋角进行螺旋缠绕粘结而成。

作为本发明的进一步改进，相邻两所述麻纤维层错缝搭接。

作为本发明的进一步改进，所述轴向竹篾层与所述麻纤维层的厚度比为2:1～1.5。

作为本发明的进一步改进，所述麻纤维帘由多个平行排列的麻茎秆以编制线编织而成，且所述麻茎秆为苎麻、黄麻、亚麻、青麻、大麻、萝卜麻中的一种或多种。

作为本发明的进一步改进，所述麻缠绕单元和所述竹缠绕单元在缠绕粘结时选用同一种热固型树脂，以使得所述结构层中的树脂可以交联固化。

上述改进技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)本发明的竹麻缠绕复合压力管，其通过设置由至少一个竹缠绕单元和至少一个麻缠绕单元依次缠绕粘结而成的结构层，充分发挥竹材料和麻材料的性能，实现两种材料的有机结合，使得成型后的复合压力管既有较好的抗内压能力，也有较好的环刚度和抗折性能，避免了复合压力管在使用时因受内外压力作用而导致的变形、损坏，延长了复合压力管的使用寿命，提升了复合压力管的适应性，扩大了利用可再生资源制备的复合压力管的适用范围，降低了复合压力管成型过程中需要达到的控制精度，降低了复合压力管的成型成本；

(2)本发明的竹麻缠绕复合压力管，其通过控制麻纤维层以60°～90°的螺旋角进行缠绕粘结成型，并使得相邻两层麻纤维层错缝搭接，从而有效扩大相邻两层的搭接范围，使得麻纤维层在成型时可以充分搭接，大大提升麻纤维层成型时的握裹力，使结构层的成型更加紧密，结构层的整体性能大幅提升；

(3)本发明的竹麻缠绕复合压力管，其结构简单，成型步骤便捷，能有效实现竹材料和麻材料的复合成型，充分发挥竹材料和麻材料的性能优势，使得制备而成的复合压力管具有较好的抗内压能力和优异的抗外压能力，复合压力管道的环刚度和抗弯折能力大幅提升，有效提升了由可再生资源制备而成的管道的适应性，扩大了复合压力管道的适用范围，降低了复合压力管道的制备成本和应用成本，具有较好的实用价值和推广价值。

附图说明

图1是本发明实施例中竹麻缠绕复合压力管的结构剖视图；

图2是本发明实施例一中竹麻缠绕复合压力管的局部I的结构放大图；

图3是本发明实施例一中竹麻缠绕复合压力管的局部横断面示意图；

图4是本发明实施例二中竹麻缠绕复合压力管的局部I的结构放大图；

图5是本发明实施例三中竹麻缠绕复合压力管的局部I的结构放大图；

图6是本发明实施例四中竹麻缠绕复合压力管的局部I的结构放大图；

图7是本发明实施例五中竹麻缠绕复合压力管的局部I的结构放大图；

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1.内衬层，2.结构层，201.麻缠绕单元，202.竹缠绕单元；3.外防护层。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例1：

在本发明的优选实施例1中，竹麻缠绕复合压力管如图1中所示。其中，复合压力管成型后呈管状，且其由内及外依次包括内衬层1、结构层2和外防护层3。

具体地，优选实施例1中的内衬层1、外防护层3在成型时优选采用与现有竹缠绕复合管或者现有麻缠绕复合管中内衬层、外防护层相同或者相似的材料经缠绕粘结而成，在此不做赘述。

进一步地，如图2、3中所示，优选实施例1中的结构层2由自内及外依次间隔设置的两层麻缠绕单元201和两层竹缠绕单元202粘结而成，即相邻两麻缠绕单元201之间设置有一层竹缠绕单元202，且相邻竹缠绕单元202之间设置有一层麻缠绕单元201。

进一步地，优选实施例1中的麻缠绕单元201在径向上包括至少2层的麻纤维层，且竹缠绕单元202在径向上至少包括2层的轴向竹篾层；同时，对于竹麻缠绕复合压力管而言，其管道任意位置处的轴向竹篾层与麻纤维层的总层数不少于6层。进一步地，轴向竹篾层与麻纤维层的厚度比为2:(1～1.5),进一步优选的厚度比为2:1。通过上述设置，可以确保结构层2中的麻纤维与竹纤维充分发挥各自的性能，由麻纤维层提高竹麻缠绕复合压力管的抗内压需求，并由竹纤维层提高竹麻缠绕复合压力管的抗折能力和环刚度，提升管道的抗外压能力。

进一步具体地，优选实施例1中的麻纤维层由麻纤维帘浸润树脂后粘结固化而成，轴向竹篾层由竹篾帘浸润树脂后粘结固化而成。

具体地，优选实施例中的麻纤维帘通过将多根麻茎秆平行排列后沿垂直于麻茎秆轴向的方向用编制线缝制而成，经过干燥后，确保麻纤维帘的含水量小于15％，继而得到连续的麻纤维帘。

相应地，优选实施例中的竹篾帘通过多个竹篾条经编制线编制而成，且优选控制各竹篾条满足如下要求：单根竹篾条的抗拉强度≥60MPa，相邻两竹篾条之间的空隙为0.5～0.7mm，竹篾条的宽度为4～5mm。此外，每一个竹篾帘在编织成型后，其宽度优选为185～195mm。

进一步地，为了充分发挥麻纤维的环向力，优选实施例中的麻纤维帘以60°～90°的螺旋角进行螺旋缠绕，且相邻两麻纤维层错缝搭接，以提升麻纤维层缠绕成型后的握裹力，减少缠绕粘结各层之间的空隙，使缠绕粘结的效果更好，形成结构一体化的结构层2，提升结构层2可承受的外压力大小。

进一步地，优选实施例1中的竹麻缠绕复合压力管的制备方法优选包括如下步骤：

(1)原材料处理：

将竹材料加工成满足上述要求的竹篾条，将多个竹篾条依次并排放置，并以编制线将其编制成竹篾帘；

将麻茎秆的外皮去掉后干燥，并将干燥后的多个麻茎秆平行排列，沿垂直于麻茎秆轴向的方向以编制线将多个麻茎秆编制成麻纤维帘。

进一步地，在优选实施例1中，选用的麻茎秆或者麻纤维为苎麻、黄麻、亚麻、青麻、大麻、萝卜麻中的一种或多种。上述麻纤维具有拉伸强度高，掺量高等优点，在满足性能需求的同时，可充分降低麻纤维的应用成本。

(2)制备内衬层1：

在经抛光的模具上均匀涂上一层脱模剂以形成脱模层，之后用浸润或淋有防腐树脂的针织毡和/或无纺布缠绕在脱膜层上一定厚度，升温初步固化后形成内衬层1.

(3)制备结构层2：

在成型后的内衬层1的外周上，用浸润或者淋有树脂的麻纤维帘按一定的螺旋角缠绕粘结至少2层，形成第一个麻缠绕单元201。

在成型后的麻缠绕单元201的外周上，用浸润或者淋有树脂的竹篾帘粘结至少2层，形成第一个竹缠绕单元202，竹缠绕单元202成型后，竹篾帘中每一个竹篾条均沿管道的轴向延伸，即竹篾条的轴线平行于管道的轴线。

按照上述成型过程依次在第一个竹缠绕单元202的外周上缠绕成型第二个麻缠绕单元201，以及在第二个麻缠绕单元201的外周上对应缠绕成型第二个竹缠绕单元202。继而将管体加热，使得树脂交联固化，形成竹麻缠绕复合压力管的结构层2，之后对结构层2的表面进行打磨修整。

进一步地，在麻缠绕单元201和竹缠绕单元202缠绕粘结时，选用的树脂优选为同一种，确保麻缠绕单元201与竹缠绕单元202的树脂可以交联固化，且优选为热固型树脂(有机硅胶粘剂、环氧胶粘剂、聚氨酯胶粘剂中的一种)，树脂的初始粘度为30～100mpa.s，添加填料后的粘度为400-1000mpa.s；相应地，优选实施例中的填料为生物质填料，其细度满足如下要求：60目筛通过率＝90％-100％；80目筛通过率＝80％-100％。

(4)制备外防护层3：

在成型后的结构层2的外周上，均匀喷涂一定厚度的防腐防水树脂，形成竹麻缠绕复合压力管的外防护层3。

完成外防护层3的设置后，将竹麻缠绕复合压力管从模具上脱模，并对管道的端部进行打磨处理，从而得到既能抗内压也具有较好抗外压能力的竹麻缠绕复合压力管。

实施例2：

在该实施例中，竹麻缠绕复合压力管的成型过程与实施例1中的成型过程大体相同，区别在于在成型结构层2时，缠绕粘结成型的麻缠绕单元201为两个，且竹缠绕单元202为设置在两麻缠绕单元201之间的一个，即成型后得到的竹麻缠绕复合压力管的局部结构放大图如图4中所示。

实施例3：

在该实施例中，竹麻缠绕复合压力管的成型过程与实施例1中的成型过程大体相同，区别在于在成型结构层2时，缠绕粘结成型的竹缠绕单元202为两个，且麻缠绕单元201为设置在两竹缠绕单元202之间的一个，即成型后得到的竹麻缠绕复合压力管的局部结构放大图如图5中所示。

实施例4：

在该实施例中，竹麻缠绕复合压力管的成型过程与实施例1中的成型过程大体相同，区别在于在成型结构层2时，麻缠绕单元201和竹缠绕单元202分别为一个，且先在内衬层1的外周上缠绕粘结麻缠绕单元201，再缠绕粘结竹缠绕单元202，即成型后得到的竹麻缠绕复合压力管的局部结构放大图如图6中所示。进一步地，麻缠绕单元201中的麻纤维层的层数和竹缠绕单元202中的竹纤维层的层数之和不小于6层，优选麻纤维层和竹纤维层的层数相等，即均不少于3层。

实施例5：

在该实施例中，竹麻缠绕复合压力管的成型过程与实施例4中的成型过程大体相同，区别在于在成型结构层2时，麻缠绕单元201和竹缠绕单元202分别为一个，且先在内衬层1的外周上缠绕粘结竹缠绕单元202，再缠绕粘结麻缠绕单元201，即成型后得到的竹麻缠绕复合压力管的局部结构放大图如图7中所示。进一步地，麻缠绕单元201中的麻纤维层的层数和竹缠绕单元202中的竹纤维层的层数之和不小于6层，优选麻纤维层和竹纤维层的层数相等，即均不少于3层。

简言之，在制备竹麻缠绕复合压力管时，可以根据想要得到的管道性能要求分别确定竹缠绕单元、麻缠绕单元的设置数量和设置顺序，以及各麻缠绕单元中麻纤维层的设置数量和各竹缠绕单元中轴向竹篾层的设置数量，并在径向上按照一定的顺序依次缠绕粘结，继而得到成型后的竹麻缠绕复合压力管。

本发明中的竹麻缠绕复合压力管，其通过设置由轴向竹篾材料和麻材料组合而成的结构层，充分发挥竹材料和麻材料各自的优势，使得成型后得到的竹麻缠绕复合压力管的力学强度大幅提升，既能很好地抵抗来自管道内工质的内压，也能很好地抵抗来自管道外施加的外部压力，管道的环刚度大幅提升，从而使得复合压力管的适应能力更强，适用范围更广，并且进一步丰富复合压力管的成型工艺，使得由可再生资源制备的复合压力管的成本进一步降低，推动复合压力管的应用，具有较好的应用前景和推广价值。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种竹麻缠绕复合压力管，包括在径向上由内及外依次设置的内衬层、结构层和外防护层，其特征在于，

所述结构层由管道径向上的至少一个麻缠绕单元和至少一个竹缠绕单元缠绕粘结而成；

所述麻缠绕单元包括至少两层由麻纤维帘缠绕粘结而成的麻纤维层，所述竹缠绕单元包括至少两层由竹篾帘缠绕粘结而成的轴向竹篾层，且在管道任意位置处的结构层中，所述麻纤维层和所述轴向竹篾层的层数之和不少于6层。

2.根据权利要求1所述的竹麻缠绕复合压力管，其中，所述麻纤维层由所述麻纤维帘以60°～90°的螺旋角进行螺旋缠绕粘结而成。

3.根据权利要求2所述的竹麻缠绕复合压力管，其中，相邻两所述麻纤维层错缝搭接。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的竹麻缠绕复合压力管，其中，所述轴向竹篾层与所述麻纤维层的厚度比为2:1～1.5。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的竹麻缠绕复合压力管，其中，所述麻纤维帘由多个平行排列的麻茎秆以编制线编织而成，且所述麻茎秆为苎麻、黄麻、亚麻、青麻、大麻、萝卜麻中的一种或多种。

6.根据权利要求1～3中任一项所述的竹麻缠绕复合压力管，其中，所述麻缠绕单元和所述竹缠绕单元在缠绕粘结时选用同一种热固型树脂，以使得所述结构层中的树脂可以交联固化。

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