高性能木基复合压力输送管及制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种应用于农业灌溉、给排水工程以及石油化工防腐场合中的高性能木基复合压力输送管及制备方法，属于管道技术领域。
【背景技术】
[0002]给排水工程及石油化工输送管普遍采用水泥管道、钢管、或聚氯乙烯管、聚乙烯管、玻璃钢管等。水泥管道重量大，运输、安装不便，且生产中消耗大量的水泥和钢材，目前除了农业灌溉工程外，其它行业已很少使用；钢管或不锈钢管同样重量大，也需要消耗大量的矿产资源和能源；塑料管道质轻、光滑且耐腐蚀，但刚度和强度方面有所不足；玻璃钢管需要采用大量高能耗的玻璃纤维，所用的树脂完全依赖于石油，产品及废料不可回收、不环保。上述管道均需消耗大量的矿产资源，环境污染严重。
[0003]专利CN201410319366涉及一种竹缠绕木基复合压力输送管的制备方法，使用竹篾带和砂胶逐层环向螺旋交叉缠绕形成管壁，由于竹篾带缠绕存在离缝和重叠，加之缠绕时砂胶下滴速度存在不一致，导致施胶量不均匀，其强度不能达到高压力输送管(如天然气输送和工厂液体输送)的要求；专利201410425121.0采用一种木材单板胶合成长条二合板卷材，螺旋线缠绕前浸胶、缠绕后加压加热固化，制成一定壁厚的管材。由于全部由木材组成，虽然管壁均匀，但仍然存在管壁耐压强度不够高的缺点。
【发明内容】
[0004]本发明提出的是一种强化木基复合压力输送管及其制备方法，目的旨在克服现有技术所存在的上述缺陷。我国是速生材大国，杨木、桉木等速生木材资源丰富。但是，速生材强度较低，限制其应用范围。本发明以木材为基本材料，以碳纤维、铝及铝合金、钢材、合成纤维等为增强材料，可充分发挥材料的复合优势，具有强度高、重量轻、强度可设计、运输及安装方便等优点。
[0005]本发明的技术解决方案:一种高性能木基复合压力输送管，其结构从内至外分别为:内衬层、强化层、数层至十几层木材层或木材层及玻纤布层(可根据需要在其中添加强化层)形成的基础层、外保护层。内衬层、强化层及木材层缠绕的至设计壁厚，各层之间由不同特殊胶黏剂黏合，形成坚固的管壁。
[0006]其制备方法，包括以下步骤:
(1)内衬层制备:在具有一定锥度的直管模具上先涂上一层脱膜剂、再缠绕树脂膜、纤维制品和网格布，在缠绕上述材料的同时涂布不饱和树脂，树脂固化后形成防渗且内壁光滑的内衬层，树脂等级为防腐级或食品级；
(2)强化层材料制备:①碳纤维材料强化:将碳纤维材料制成一定宽度及适当长度的布状、网格状或膜状长条，绕成卷状备用；?铝合金及其他金属材料强化:0.2?1.0mm厚的铝板或其他金属板材制成一定宽度的长条，绕成卷状备用；③高性能合成纤维材料强化:合成纤维片材或线材制成一定宽度和适当长度的布状、网格状或膜状长条，绕成卷状备用；
(3)木质基础层材料制备:①将木段旋切成木单板，干燥至含水率6%-12%;②按照制造木质胶合板的方法，将木质单板单面涂布酚醛或性能相当的胶粘剂，纵横交错组坯，或纵向单板纹理和横向单板纹理成一定角度组坯，加压胶合成结构不对称的木质二合板；③将木质二合板锯切成定宽的板条，再用铣斜面机将其端头铣成斜面并涂胶，采用斜面搭接胶合接长方式接成适当的长度，收卷备用；
(4)高性能木基复合压力输送管制备:依次将带状的强化材料、木质基础材料加无纺布、铝合金材料或其他金属材料、高性能合成纤维材料喷胶或涂胶，成一定角度螺旋式缠绕到旋转的内衬层表面，直管模具行至端头后再反向行走，即沿螺旋线左向和右向缠绕；二层强化材料紧靠内衬层，其后为数层或十几层二合板(根据需要可在其间缠绕二层强化材料)，直至壁厚(不包括外保护层厚度)；具有加热功能的压辊在缠绕时紧压在刚缠绕在管壁上的木质层上，使后层二合板紧紧压在前层之上，同时加热材料；缠绕至设计的壁厚后，加热压辊继续沿管轴线外围来回行走，直至胶黏剂固化；如加热压辊提供的温度不足以使胶黏剂完全固化，卸下管道连同直管模具一起放入高温固化窑内，使胶黏剂完全固化；在管壁外围涂布防水防腐树脂涂料，形成防护层。
[0007]本发明的优点:
(1)以资源丰富、速生的竹材和速生材为主要材料，具有环保、几乎不使用石油、不破坏矿产资源、原料可持续供给的优点；
(2)以碳纤维材料、铝合金等金属材料、合成纤维材料为强化材料，具有强度高，重量轻的优势；
(3)可根据使用环境和条件进行设计，提高综合效益；
(4)采用缠绕时加热加压技术，管道边缠绕边加热，缠绕与固化同步完成，极大提高胶合质量和生产效率，适合于大批量工业化生产。
[0008]【附图说明】:
附图1为高性能木基复合压力输送管断面结构图。
[0009]附图2是木质二合板结构示意图。
[0010]附图3为复合管缠绕过程示意图。
[0011]附图4为木基复合压力输送管交叉缠绕示意图。
[0012]图中I是内衬层，2是强化层，3是木质胶合板层，4是外防护层，5是横向单板，6是纵向单板，7是直管模具，8是加热压辊，9是热风机，10是涂胶辊，11是木质二合板卷，12是左向網绕，13是右向網绕。
【具体实施方式】
[0013]一种高性能木基复合压力输送管，其结构是从内至外分别由内衬层I强化层2、若干层木质单板构成的基础层3、外保护层4四种功能层构成；各层之间根据材料不同类型选用不同胶黏剂胶合成一体，形成坚固的管壁。
[0014]所述强化层由碳纤维布、铝合金或其他金属薄板、高性能合成纤维布构成。
[0015]所述碳纤维布或高性能合成纤维布是网或膜；
高性能木基复合压力输送管的制造方法，包括以下步骤: (1)内衬层制备:在具有一定锥度的直管模具上均匀地涂一层脱膜剂、套上或缠绕一层涤纶薄膜、在涤纶薄膜表面涂布不饱和树脂后再依次缠绕(同时涂不饱和树脂)2-3层表面毡和针织毡、网格布等纤维制品，并在其表面再次涂布不饱和树脂，树脂固化后形成防渗且内壁光滑的内衬层，树脂等级为防腐级或食品级；
(2)强化层材料制备:①碳纤维材料强化:将碳纤维材料制成一定宽度及适当长度的布状、网格状或膜状长条，绕成卷备用；?铝合金及其他金属材料强化:将铝合金或其他金属材料制成0.2?1.0mm厚、一定宽度和适当长度带状片材，绕成卷备用；③高性能合成纤维材料强化:将高性能合成纤维材料制成一定宽度和适当长度的布状、网格状或膜状长条，绕成卷备用；
(3)木质基础层材料制备:①将木段旋切成木单板，干燥至含水率6%-12%;②按照制造木质胶合板的方法，将木质单板单面涂布酚醛或性能相当的胶粘剂，纵横交错组坯，或纵向单板6纹理和横向单板5纹理成一定角度组坯，加压胶合成结构不对称的木质二合板；③将木质二合板锯切成定宽的板条，再用铣斜面机将其端头铣成斜面并涂胶，采用斜面搭接胶合接长方式接成适当的长度，收卷备用；
(4)高性能木基复合压力输送管制备包括以下步骤:
1)依次将带状的强化材料、基础层木质材料、外层保护层材料，成角度螺旋式缠绕到旋转的内衬层表面，
2)沿直管模具7行至端头后再反向行走，即沿螺旋线左向和右向缠绕，
3)强化材料紧靠内衬层，需左向和右向各缠绕一次，再缠绕数层或十几层二合板制成基础层材料，
4)不同的功能层使用不同的胶黏剂，分别在缠绕之前均匀地涂布在缠绕管的表面上，所述胶黏剂分别为:内衬层采用乙烯基酯树脂或不饱和树脂，强化层采用环氧树脂、酚醛树月旨、或聚胺基树脂，木质基础层采用酚醛树脂或改性酚醛树脂，
5)具有加热功能的压辊在缠绕时紧压在管壁的木质层上，使后层二合板与前层二合板实现加热加压，
6)缠绕至设计的壁厚后，加热压辊继续沿管轴线外围来回行走，直至胶黏剂固化；如加热压辊提供的温度不足以使胶黏剂完全固化，卸下管道连同直管模具一起放入高温固化窑内，使胶黏剂完全固化；在管壁外围涂布防水防腐树脂涂料，形成防护层。