专利名称：管道翻转修复用薄型内衬软管的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种排水管道修复用内衬材料制造技术，具体为一种管道非开挖内衬修复使用的软管。
背景技术：
CIPP(Cured in place pipe)技术是一类新颖的在线管道非开挖内衬修复的新技术，于上世纪70年代由一名英国园林工程师发明，以其独特的工艺和突出的非开挖优势成为全球广为应用的一种内衬修复技术，已经在中国发展了近二十年。工程中使用的内衬软管在国外有专业的供应商，国内也靠进口，随着应用的深入，国内也有少量自制，但因为国内目前尚无统一的行业和/或国家标准，造成软管质量参差不齐，软管加工技术亟待提高。纵观国内外所用之软管的理论描述和实际成品，其基本材料都是涤纶等常规有机短纤维的无纺织布或称毡，它在内衬层里只起到树脂携带基材的作用，对衬管的最终性能并无贡献，造成内衬层的力学性能指标很低，如ASTMF1216-03标准里规定内衬层的弹性模量只有1725MPa，要达到修复旧管道所需要的性能，只能通过增加厚度来实现，必然造成材料浪费，特别是对于口径大、管埋深、压力高的管道的修复，动辄20-30毫米以上的内衬层厚度极为常见，施工难度非常大，单说树脂浸渍都要耗费大量的人力、时间等。基于上述弊病，本发明专门设计了用于管道修复用的内衬软管，通过在通用的涤纶纤维中加入高强度高模量的纤维材料，使在内衬层里的无纺织布，不仅起到树脂携带基材的作用，还能对衬管的最终力学性能作出贡献，大大提高内衬层的力学性能指标。因而极大地降低了内衬软管的壁厚；使翻转内衬施工更加简便易行，缩短了施工时间；增大了旧管道修复后的流通量；大大减少了原材料消耗，节省了资源。
发明内容
针对现存软管制造技术的缺陷，本发明要解决的技术问题是在通用的涤纶纤维中加入高强度高模量的纤维材料，使在内衬层里的无纺织布，不仅起到树脂携带基材的作用，还能对衬管的最终力学性能作出贡献，大大提高内衬层的力学性能指标。本发明解决所述的在通用的涤纶纤维中加入高强度高模量的纤维材料问题的技术方案是通过实验找到可以在通用的涤纶纤维中加入的高强度高模量的纤维材料，其特征在于这类材料本身要具备高强度高模量的基本性能；一定要确保纤维与涤纶等常用纤维能够均勻混合；然后在常用的无纺设备上制造成基材。本发明解决所述的在通用的涤纶纤维中加入高强度高模量的纤维材料的软管制造问题的技术方案是在找到可以加入的高强度高模量的纤维材料后，其特征在于实验在这种无纺布上涂覆复合防水膜；最后采用对接粘合或采用缝合工艺合成软管，最终实现工业化。本发明所述的可以在通用的涤纶纤维中加入的高强度高模量的纤维材料，他们可以是聚苯二甲酰对苯二胺纤维(Kevlar)、芳香族聚酰胺共聚纤维(HM-50)、杂环族聚酰胺纤维(C B M)、碳纤维(Carbon fiber =Torayca)、石墨纤维(M40)、碳化硅纤维、无碱玻璃纤维等。如Kevlar纤维是一种新型高科技合成纤维，具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻等优良性能，其强度是钢丝的5 6倍，模量为钢丝或玻璃纤维的2 3倍， 韧性是钢丝的2倍，而重量仅为钢丝的1/5左右，在560度的温度下，不分解，不融化。 又如碳纤维主要物理性能如下1).比重轻，约为1. 7-2. 0g/cm3，仅有钢铁的四分之一；2).抗拉强度高，一般在3. 0-7. OGPa ;3).高温下具有高的比强度和比模量，且在高温下不熔不燃，仅仅是烧蚀；4).断裂伸长在1.5-2. 2%之间，柔软可编，深加工性能好；5).耐疲劳，减振性优异，耐磨性能好；6).热膨胀系数小，制品尺寸稳定，导热率高，不会出现蓄热和过热，在惰性气氛中，耐热性能优异，强度不下降。本发明所述的可以在通用的涤纶纤维中加入的高强度高模量的纤维材料，其特征是高强度高模量的纤维与涤纶等常用纤维的混合比例可以根据设计厚度并综合考虑材料、工程造价等因素，从0 100%进行调整。本发明所述的内衬软管之无纺基布要涂覆复合防水膜，其特征是软管外复合的防水膜材料可以是TPU膜、聚脲膜、PE、PVC、PU等膜材料，可以根据输送介质的不同需要加以选择。本发明所述的内衬软管之无纺基布要涂覆复合防水膜，其特征是涂覆工艺可以是热压流延或喷涂。一般，膜材料在100 250°C的涂覆温度和0. 05 0. 5MPa压力下，将膜料熔融压合在无纺基布上成为复合防水膜。喷涂工艺一般是聚脲的成膜，因其属于快速成膜材料，故可以采用喷涂工艺成膜。本发明所述之内衬软管，其特征是制成软管时无纺片基材料可以是对接粘合的， 也可以采用缝合工艺。本发明所述之内衬软管，其特征是因为本发明使用的纤维本身贡献了内衬层大部分的力学性能，软管厚度大幅减低，所需要的树脂胶液同比例减少。大大减少了原材料消耗，节省了资源。本发明所述之内衬软管，其特征是因为本发明的软管壁厚大幅减低，使翻转更加易于操作，特别对大口径、管埋深和压力大的管线的修复优势更明显。树脂加热固化的传热更快、效率更高。本发明所述之内衬软管，其特征是因为本发明的软管壁厚大幅减低，使修复后管道内径损失小，等同于增大了旧管道修复后的流通量，更适应国内日益增长的流量要求。与现在国内外使用的软管相比较，本发明所涉及的这种软管可以按需要添加不同比例的高力学性能指标的纤维材料，使内衬管不仅起到树脂携带基材的作用，还能对衬管的最终力学性能作出贡献，大大提高内衬层的力学性能指标。这种软管可以只需要很小的厚度就能达到ASTMF1216规定的设计指标，因而极大地降低了内衬软管的壁厚；使翻转内衬施工更加简便易行，缩短了施工时间；增大了旧管道修复后的流通量；大大减少了原材料消耗，节省了资源。
具体实施例方式在接到一种管径的旧管修复业务后，我们按照ASTM F1216-03标准的计算，给出内衬软管的设计厚度，然后我们在控制内衬层厚度的方式倒推高强度高模量纤维的比例，采用用这个比例指导无纺基布的生产制造，将此无纺基布交由覆膜设备作成衬管坯布，最后按成管工艺制造出成品内衬软管。
将混配好的树脂胶液真空浸渍此内衬软管，在水压作用下反翻进入旧管内，加热固化，就完成了修复施工。如2010年国内一排水管道反转内衬修复招标项目，管道口径1000毫米，埋深5 米，根据ASTM F1216-03计算其内衬软管的设计厚度应该为四.6毫米。若采用本发明，在涤纶纤维中掺入72%的高强度高模量Kevlar纤维，内衬层厚度可以降低到13. 5毫米，不仅使翻转施工易于进行，而且单从树脂量计算，每延米软管树脂用量从112公斤降低到50公斤，大大节省了原材料，意义何其重大。
权利要求
1.一种管道修复用内衬软管，采用翻转工艺安装，其特征在于这种软管可以按 ASTMF1216规定的设计指标需要，通过添加不同比例的高强度高模量的纤维材料来达到。
2.根据权利要求1所述之内衬软管，其特征是添加高强度高模量的纤维材料，使在内衬层里的无纺织布，不仅起到树脂携带基材的作用，还能对衬管的最终力学性能作出贡献， 大大提高内衬层的力学性能指标。
3.根据权利要求1所述之内衬软管，其特征是软管基材是无纺织布料外复合防水膜。
4.根据权利要求3所述之无纺织布料，其特征是无纺织布料在一般采用的涤纶、丙纶等纤维里掺混一定比例的高力学性能指标的纤维材料，这类材料可以是聚苯二甲酰对苯二胺纤维(Kevlar)、芳香族聚酰胺共聚纤维(HM-50)、杂环族聚酰胺纤维(C B M)、碳纤维 (Carbon fiber =Torayca)、石墨纤维(M40)、碳化硅纤维、无碱玻璃纤维等。
5.根据权利要求4所述之高力学性能指标的纤维，其特征是无纺织布料的加工是与常规无纺布制造是一样的，其中的高强度高模量的纤维是先期与涤纶等常用纤维按设计比例均勻混合。
6.根据权利要求4所述之高力学性能指标的纤维，其特征是高强度高模量的纤维与涤纶等常用纤维的混合比例可以根据设计并综合造价等因素，从O 100%进行调整。
7.根据权利要求3所述之外复合防水膜，其特征是软管外复合的防水膜材料可以是 TPU膜、聚脲膜、PE、PVC、PU等膜材料，可以根据输送介质的不同需要加以选择。
8.根据权利要求1所述之内衬软管，其特征是软管制造的片基材料可以是对接粘合的，也可以采用缝合工艺。
全文摘要
本发明涉及一种旧管道采用翻转法修复所使用的内衬软管，这种软管按需要添加不同比例的高力学性能指标的纤维材料，使内衬管不仅起到树脂携带基材的作用，还能对衬管的最终力学性能作出贡献，大大提高内衬层的力学性能指标。与先前国内外所使用的软管相比较，只需要很小的厚度就能达到ASTMF1216规定的设计指标，因而极大地降低了内衬软管的壁厚；使翻转内衬施工更加简便易行，缩短了施工时间；增大了旧管道修复后的流通量；大大减少了原材料消耗，节省了资源。
文档编号F16L55/163GK102359696SQ20111024122
公开日2012年2月22日 申请日期2011年8月22日 优先权日2011年8月22日
发明者宁克远 申请人:宁克远