一种缠绕加固型环保材料芯材模块化拼装管道及制造方法与流程

1.本发明涉及竹木复合管道制造领域，具体涉及一种缠绕加固型环保材料芯材模块化拼装管道及制造方法。


背景技术：

2.环保管道制备的新技术领域中的模块化侧拼工艺，需要将周向上数块管道拼件沿侧边缝拼接成完整的管道体，其技术难点主要有：1、管道拼件的结构以及材料的设计；2、管道拼件的加工制造；3、管道拼件接缝的密封处理。其中接缝密封处理的方法可以是在接缝处胶粘或打入连接件等形式，从而保证拼缝的密封性，但是管道的拼缝整体上还是暴露在外，因此还是存在拼缝开裂的风险，从而影响管道的寿命。


技术实现要素：

3.为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种缠绕加固型环保材料芯材模块化拼装管道，能够防止芯材层各芯材模块拼件轴向上的拼缝开裂。
4.为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种缠绕加固型环保材料芯材模块化拼装管道，包括：管道体，所管道体至少包括一层芯材层，所述芯材层包括至少两层环保层和至少一层加强层，相邻两层环保层之间设有一层加强层，并且，所述芯材层由至少两块芯材模块拼件沿侧边接缝拼成，芯材模块拼件材料对应芯材层各层材料；至少一层芯材层外层设有加强缠绕层。
5.上述管道中，本发明所述的一种缠绕加固型环保材料芯材模块化拼装管道相对于传统的单一材料的管道，以环保层为主，复合了加强层的材料，可以兼顾物理性能、化学性能以及环保性能，功能多样性，使用适性好。其中，至少两块所述芯材模块拼件沿侧边缘贴合能够形成与管道体形状相对应的空心管体形状，成为本发明所述一种缠绕加固型环保材料芯材模块化拼装管道的基础拼接标准件。并且，所述管道体可以由多层芯材层径向叠加。其中，所述芯材模块拼件的制作工艺适性好，能够适用木或竹质片材的模压工艺。具有制造成本低、经济性好的优点。管道体通过芯材模块拼件拼成，芯材模块拼件为模块化基础件具有能够提升储存空间和运输空间的利用效率的优点。并且，加强缠绕层具体使用缠绕成型工艺将缠绕材料缠绕在由芯材模块拼件拼成的芯材层外，最终形成加强缠绕层。缠绕成型工艺具体为：将连续的纤维丝或布带经过树脂槽浸润之后挤去多余树脂，然后按照预先设计好的排布规律缠绕到芯模上，缠绕到设计厚度之后，进行固化、脱模成为复合材料制品。通常直接用于用于制造圆柱体、球体及某些正曲率回转体或筒形碳纤维制品，其制造的产品便以缠绕材料作为主材料。本发明使用缠绕成型工艺将缠绕材料裹附于由芯材模块拼件拼成的芯材层外，其主要的技术效果为将内层的芯材层裹紧定型，防止芯材层各芯材模块拼件轴向上的拼缝开裂，同时也作为一种加强层的效果，提升管道体整体的性能。
6.进一步的，所述的一种缠绕加固型环保材料芯材模块化拼装管道，所述环保层材料为竹材和/或木材。作为本发明的优选方案，使用竹和/或木作为管道体和芯材层的主体
材料，竹、木材料具有轻质、环保、成本低的优点，并且天然具有韧性的机械性能上的优点。并且、其所制造的管体还具有，良好的保温性能，适用于换热管道的应用。此外，通过多层片材纤维的方向的正交排列，能够得到刚性柔性兼顾的基础性能。
7.进一步的，所述的一种缠绕加固型环保材料芯材模块化拼装管道，所述加强层材料至少包括玻纤网格布、金属丝网、金属薄板、碳纤维网格布等功能材料其中的一种。
8.进一步的，所述的一种缠绕加固型环保材料芯材模块化拼装管道，所述加强缠绕层材料至少包括竹材、尼龙纤维、聚脂纤维、聚丙烯纤维、钢丝、玻纤维、碳纤维等缠绕材料的一种。作为本发明的优选方案，其中，竹材的形式可以是竹篾、竹纤维线。其他纤维类材料的形式可以是丝线或条带状加工制品，如：网布条、纤维毡条。
9.进一步的，所述的一种缠绕加固型环保材料芯材模块化拼装管道，所述芯材层还包括功能层，所述功能层设置在所述芯材层最外层和/或最里层，对应的所述芯材模块拼件的最外层和/或最里层设有功能层对应的材料层。
10.进一步的，所述的一种缠绕加固型环保材料芯材模块化拼装管道，所述功能层材料至少包括玻纤布、玄武岩网格布、碳纤维网格布、铝箔、pet膜、不锈钢薄膜、钢丝网等功能材料其中的一种。在管道体最外层和最里层使用功能层能够提升所述管道体的防水防腐防渗漏保温等性能。
11.进一步的，所述的一种缠绕加固型环保材料芯材模块化拼装管道，所述芯材模块拼件的两侧拼接边上设有阶梯形搭接部。作为本发明的优选方案，在厚度一定的情况下增加接缝径向上的长度，提升防渗漏以及密封性能。
12.进一步的，所述的一种缠绕加固型环保材料芯材模块化拼装管道的制造方法，其步骤如下：s1：将对应各环保层、加强层、功能层材料的的片材进行尺寸裁切；s2：通过芯材模块拼件的模具将涂胶黏剂依顺序叠加的各层片材进行冷压/热压，得到芯材模块拼件基础型状；s3：通过机床对芯材模块拼件进行齐边加工以及阶梯形搭接部的加工，得到各尺寸形状的芯材模块拼件；s4：将对应最里层的芯材层的各芯材模块拼件在芯模轴上通过胶黏剂进行拼缝，进行周向上和/或轴向上的粘接，其中芯模轴对应管道体空心腔；s5：通过至少两块动模，将最里层的芯材层在芯模轴上进行压合定型，其中至少两块动模形成的模腔形状对应最里层的芯材层的外轮廓，再涂覆胶黏剂进行外一层的芯材层的拼缝，并使用适应于外一层尺寸的动模进行压合定型，直至得到设计要求。
13.s6：在步骤s5的过程中，至少一层所述芯材层完成压合定型后，使用加强缠绕层材料，通过缠绕成型工艺，在里层的芯材层外完成一层加强缠绕层的成型。作为本发明的优选方案，进一步的，所述的一种缠绕加固型环保材料芯材模块化拼装管道，所述管道体还包括芯模层。作为本发明的优选方案，所述芯模层即一根内壁管体，设置在所述管道体最里层，其作用于设置在最里层的功能层相同。在制造方法上根据上述的制造方法，在步骤s4中，先在芯模轴上套设对应芯模层的内壁管体，形成芯模层，再在芯模层上涂胶，在芯模层上进行s4中的芯材模块拼件拼缝粘接操作。
14.进一步的，所述的一种缠绕加固型环保材料芯材模块化拼装管道，所述管道体还包括固着层，所述芯模层由流体材料整体附着并凝固在管道体内壁和/或外壁形成。作为本发明的优选方案，其中，流体包括液体和颗粒状流质固体材料。所述固着层用于进一步保护管道体，提升管道体使用性能。其中所述固着层可采用浸塑工艺、喷涂涂料、无机纤维喷涂、喷涂水泥浆料或发泡成型工艺。
15.上述技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：1. 本发明提供了一种缠绕加固型环保材料芯材模块化拼装管道，本发明所述的一种缠绕加固型环保材料芯材模块化拼装管道相对于传统的单一材料的管道，以环保层为主，复合了加强层的材料，可以兼顾物理性能、化学性能以及环保性能，功能多样性，使用适性好。
16.2. 本发明提供了一种缠绕加固型环保材料芯材模块化拼装管道，所述芯材模块拼件的制作工艺适性好，能够适用木或竹质片材的模压工艺。具有制造成本低、经济性好的优点。管道体通过芯材模块拼件拼成，芯材模块拼件为模块化基础件具有能够提升储存空间和运输空间的利用效率的优点。
17.3. 本发明提供了一种缠绕加固型环保材料芯材模块化拼装管道，本发明使用缠绕成型工艺将缠绕材料裹附于由芯材模块拼件拼成的芯材层外，其主要的技术效果为将内层的芯材层裹紧定型，防止芯材层各芯材模块拼件轴向上的拼缝开裂，同时也作为一种加强层的效果，提升管道体整体的性能。
附图说明
18.图1为本发明所述的一种缠绕加固型环保材料芯材模块化拼装管道的横截面图；图2为本发明所述的一种缠绕加固型环保材料芯材模块化拼装管道的三维结构示意图；图3为本发明所述的一种缠绕加固型环保材料芯材模块化拼装管道的所述1层芯材层周向上对应的芯材模块拼件爆炸图；图4为本发明所述的一种缠绕加固型环保材料芯材模块化拼装管道的制造方法中最里层的芯材层的模压成型图。
19.图中：0-管道体；1-芯材层；10-芯材模块拼件；101-阶梯形搭接部；11-环保层；12-加强层；13-功能层；2-加强缠绕层；3-芯模层；4-固着层；91-芯模轴；92-动模。
具体实施方式
20.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
21.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”、“顺时针”、“逆时针”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。
22.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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。
23.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，或一体地连接；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。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。
24.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之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
实施例
25.结合图1、图2和图3所示的一种缠绕加固型环保材料芯材模块化拼装管道，包括管道体0，所述管道体0横截面为圆环形，所管道体0包括2层芯材层1，所述芯材层1包括2层环保层11和1层加强层12，相邻两层环保层11之间设有一层加强层12，并且，所述芯材层1由3块芯材模块拼件10沿侧边接缝拼成，芯材模块拼件10材料对应芯材层1各层材料；里层的层芯材层1外层设有加强缠绕层2。此外，里层的芯材层1的还包括功能层13，所述功能层13设置在里层的芯材层1的最里层；外层的芯材层1的还包括功能层13，所述功能层13设置在外层的芯材层1的最外层对应的所述芯材模块拼件10的最外层和最里层设有功能层13对应的材料层。
26.其中所述环保层11材料为竹材和木材（里层的芯材层1的环保层11为木材，外层的芯材层1的环保层11为竹材），所述加强层12材料为玻纤网格布和钢丝网。所述加强缠绕层2材料为竹纤维。里层的所述功能层13的材料为pet膜，外层的所述功能层13的材料为玄武岩网格布。
27.此外，所述芯材模块拼件10的两侧拼接边上设有阶梯形搭接部101。
28.进一步的，所述管道体0还包括芯模层3。所述芯模层设置在管道体0最里层。
29.进一步的，所述管道体0还包括固着层4，所述固着层4由流体材料整体附着并凝固在管道体0内壁和/或外壁形成，本实施例中，固着层4设置在所述管道体0的外壁上。
30.结合图4所示，本实施例所述的一种缠绕加固型环保材料芯材模块化拼装管道的制造方法，其步骤如下：s1：将对应各环保层11、加强层12、功能层13材料的的片材进行尺寸裁切；s2：通过芯材模块拼件10的模具将涂胶黏剂依顺序叠加的各层片材进行冷压/热压，得到芯材模块拼件10基础型状；s3：通过机床对芯材模块拼件10进行齐边加工以及阶梯形搭接部101的加工，得到
各尺寸形状的芯材模块拼件10；s4：先在芯模轴91上套设对应芯模层3的内壁管体，形成芯模层3，再在芯模层3上涂胶，将对应最里层的芯材层1的各芯材模块拼件10在对应芯模层3的内壁管体上通过胶黏剂进行拼缝，进行周向上的粘接，其中芯模轴91对应管道体0空心腔；s5：通过两块动模92，将:里层的芯材层1在芯模轴91上进行压合定型，其中两块动模92形成的模腔形状对应最里层的芯材层1的外轮廓，再涂覆胶黏剂进行外层的芯材层1的拼缝，并使用适应于外一层尺寸的动模92进行压合定型。
31.s6：在步骤s5的过程中，里层的所述芯材层1完成压合定型后，使用加强缠绕层2材料，通过缠绕成型工艺，在里层的芯材层1外完成一层加强缠绕层2的成型。
32.s7：完成最外层的芯材层1的合压定型后，使用流体材料整体附着并凝固在外层芯材层1的外壁形成固着层4本实施例中采用无机纤维喷涂工艺完成。
33.基于上述结构和方法，本发明所述的一种缠绕加固型环保材料芯材模块化拼装管道相对于传统的单一材料的管道，以环保层11为主，复合了加强层12的材料，可以兼顾物理性能、化学性能以及环保性能，功能多样性，使用适性好。其中，至少两块所述芯材模块拼件10沿侧边缘贴合能够形成与管道体0形状相对应的空心管体形状，成为本发明所述一种缠绕加固型环保材料芯材模块化拼装管道的基础拼接标准件。并且，所述管道体0可以由多层芯材层1径向叠加。其中，所述芯材模块拼件10的制作工艺适性好，能够适用木或竹质片材的模压工艺。具有制造成本低、经济性好的优点。管道体0通过芯材模块拼件10拼成，芯材模块拼件10为模块化基础件具有能够提升储存空间和运输空间的利用效率的优点。其中，加强缠绕层2具体使用缠绕成型工艺将缠绕材料缠绕在由芯材模块拼件10拼成的芯材层1外，最终形成加强缠绕层2。缠绕成型工艺具体为：将连续的纤维丝或布带经过树脂槽浸润之后挤去多余树脂，然后按照预先设计好的排布规律缠绕到芯模上，缠绕到设计厚度之后，进行固化、脱模成为复合材料制品。通常直接用于用于制造圆柱体、球体及某些正曲率回转体或筒形碳纤维制品，其制造的产品便以缠绕材料作为主材料。本发明使用缠绕成型工艺裹附于由芯材模块拼件10拼成的芯材层1外，其主要的技术效果为将内层的芯材层1裹紧定型，防止各芯材模块拼件10轴向上的拼缝开裂，同时也作为一种加强层的效果，提升管道体0整体的性能。
34.其中，使用竹和/或木作为管道体0和芯材层1的主体材料，竹、木材料具有轻质、环保、成本低的优点，并且天然具有韧性的机械性能上的优点。并且、其所制造的管体还具有，良好的保温性能，适用于换热管道的应用。此外，通过多层片材纤维的方向的正交排列，能够得到刚性柔性兼顾的基础性能。并且，在管道体0最外层和最里层使用功能层13能够提升所述管道体0的防水防腐防渗漏保温等性能。
35.其中，所述芯材模块拼件10的两侧拼接边上设有阶梯形搭接部101在厚度一定的情况下增加接缝径向上的长度，提升防渗漏以及密封性能。并且，所述芯模层3即一根内壁管体，设置在所述管道体0最里层。所述固着层4用于进一步保护管道体0，提升管道体0使用性能。其中所述固着层4还可采用浸塑工艺、喷涂涂料、喷涂水泥浆料或发泡成型等工艺实现。
36.以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理，这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术
人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。