一种超大口径的竹缠绕复合管的制作方法
【专利摘要】本实用新型属于复合管材相关领域，并公开了一种超大口径的竹缠绕复合管，该竹缠绕复合管从内到外包括内衬层、复合增强层和外防护层，其中内衬层具备防渗且光滑的内壁，用于与内部输送的介质直接接触；复合增强层由两种不同类型的竹篾帘按照适当的层数和厚度比例、且全部以环向方式逐层缠绕在内衬层外，边缠绕边淋浇树脂进而粘结固化而成；外防护层涂覆固化在增强层的外表面，并起到防水防腐和防辐射等作用。通过本实用新型，即便在管径显著扩大的情况下仍能够很好地保持竹缠绕复合管道整体结构无应力分布缺陷的特点，同时可显著提高如抗压性、环刚度以及长期使用质量稳定性等方面的综合性能。
【专利说明】
一种超大口径的竹缠绕复合管
技术领域
[0001]本实用新型属于复合管材相关技术领域，更具体地，涉及一种超大口径的竹缠绕复合管。
【背景技术】
[0002]目前在国内外多个行业中，均广泛需要使用到各种类型的管材。传统管材主要被划分为金属管材(如无缝钢管、球磨铸铁管等)，塑料管材(如PVC管、HDPE管等)，水泥管材以及玻璃钢管(如夹砂玻璃钢管)等类别，它们各自具备不同的性能特点，同时也呈现不同的优缺点:如无缝钢管的承压能力高、耐高温，易加工，但重量大、易腐蚀，施工困难且使用寿命一般;HDPE管的重量轻、耐腐蚀，便于加工，但耐温性能和承压能力较差、刚度小且容易老化;夹砂玻璃钢管的强度高、耐腐蚀，摩擦系数较小，但在大口径情况下承压能力有限、长期使用可能析出玻璃纤维，同时不利于回收利用，等等。
[0003]有鉴于此，本申请的实用新型人在早期已经提出了利用竹纤维作为主要增强材料、以树脂作为粘结剂，并采用缠绕方式来加工成型的新型生物基管材。例如，CN200910099279.2中公开了一种竹纤维缠绕复合管的制备方法，其中将管材由内到外设置为内衬层、增强层和外防护层，该增强层是由成卷的竹纤维片装在缠绕机上退卷，先经过树脂槽涂上譬如环氧树脂的改性材料，接着缠绕在直管模具的内衬层上最后经固化形成。又如，CN201010301399.9中公开了一种直竹条增强竹复管的制备方法，其中将成卷的连续竹片状在缠绕机上退卷，多条连续竹片先通过竖直槽浸泡树脂，然后环形缠绕在内衬层上成为环向增强层，接着在该环向增强层外铺设帘状直竹条对管道进行加强，外层再缠绕环向增强层，由此经固化形成增强层并最终在增强层外喷涂形成外防护层。以上这些新型生物基管材的基本原理为充分利用竹纤维的轴向拉伸强度，并在管道结构中形成无应力缺陷分布，相应与常规的各类管材相比，不仅在耐压强度、刚度、重量、防腐和绝缘性能等多项主要指标方面均表现优良，而且原材料为可再生资源，生产过程基本无三废排放，具备低碳环保、节能减排等特色，因而被列入国家重点推广的低碳技术项目目录。
[0004]然而，随着竹缠绕复合管材在多个行业和项目的推广和实际应用，进一步的研究表明，对于管道运输之类的场合而言，大口径管材作为其运输过程中的主动脉，为了满足长时期运输使用过程的性能稳定，往往在其关键性能指标和加工制造工艺等方面存在特定的要求。例如，目前常见的塑料管材用于传输应用时其最大口径可达1600_，但在开发设计过程中，不可回避的关键技术研发要点集中在如何保证其抗快速开裂和长期耐压性能等方面。与此类似地，当面对特定应用场合需要采用大口径甚至超大口径的竹缠绕复合管材的情况下，如何基于上述生物基管材的自身特点来作出针对性设计以便继续保持其独有的性能特点，并从抗弯抗撞击、环刚度、轴向拉伸强度以及避免开裂等方面均满足超大口径管材在加工制造和长期运输运用过程的质量要求，正成为本领域亟需解决的技术问题所在。
【实用新型内容】
[0005]针对现有技术的以上不足或改进需求，本实用新型提供了一种超大口径的竹缠绕复合管，其中通过对各个关键组件的结构组成和设置方式充分结合超大管径的特定场合来予以考虑和重新设计，尤其是对一些直接影响到该超大口径复合管材在加工制造和使用可靠性等方面的一些重要结构参数进行调整和改进，具体测试表明，其不仅能够有效克服随着管径显著增大所造成的各种不利影响，而且还可确保此超大口径的竹缠绕复合管材长期稳定地保持自身的无应力缺陷分布特性，因而尤其适用于譬如农业灌溉、海水输送、电厂循环水、油气输送、混合砂浆、城市排水排污等应用场合。
[0006]为实现上述目的，按照本实用新型，提供了一种超大口径的竹缠绕复合管，其特征在于，该竹缠绕复合管的内孔直径为1800mm?4000mm，并且从内到外依次包括内衬层、复合增强层和外防护层;其中:
[0007]所述内衬层具备防渗且光滑的内壁，用于与内部输送的介质直接接触;所述复合增强层由粘附有树脂的竹篾帘多层缠绕在所述内衬层外固化而成，该竹篾帘是由多个竹篾片通过编织线连接组成的帘状结构，并且所有竹篾帘相对于所述内衬层均采用环向方式进行缠绕;此外，所述复合增强层从内到外包括第一增强层、第二增强层和第三增强层，其中该第一增强层的竹篾帘采用环向竹篾帘也即所有竹篾片的长度方向与其所组成的竹篾帘长度方向均保持一致，该第二增强层的竹篾帘采用轴向竹篾帘也即所有竹篾片的长度方向均与其所组成的竹篾帘宽度方向保持一致，该第三增强层同样采用环向竹篾帘也即所有竹篾片的长度方向与其所组成的竹篾帘长度方向均保持一致，并且该第一增强层和第三增强层的厚度之和是所述第二增强层的4倍以上;所述外防护层直接涂覆固化在所述复合增强层的外表面，并起到防水防腐和防辐射的作用。
[0008]对于本实用新型的上述构思所形成的技术方案，一方面在制造该超大口径的竹缠绕复合管时，通过将作复合增强层采用多层竹篾帘而不是单独的竹篾片或条与树脂混合进行缠绕，这样不仅有助于树脂在管道径向方向上对相邻竹篾帘的间距以及它们内部的间隙均获得充分和均匀的填充，更重要的是能使得竹篾帘在环向缠绕时获得充分伸展，使其轴向拉伸强度发挥至最大化，同时可有效克服竹篾帘尾端容易翘曲的现象;另一方面，通过将复合增强层分为多层结构且各自采用不同编制方式的竹篾帘逐层加工，特别是对它们的不同厚度占比作出针对性的调整，相应可使得两种不同的竹篾帘起到很好的互补作用，并导致最终缠绕形成的复合增强层即便在管径显著扩大的情况下仍能够很好地保持管道整体结构无应力分布缺陷的特点，同时提高了竹缠绕复合管道在抗压性、环刚度以及长期使用质量稳定性等方面的性能。
[0009]作为本实用新型的一个改进方案，所述第一增强层和第三增强层的厚度之和被设定为占所述复合增强层总厚度的85%?90%，该第二增强层的厚度被设定为占所述复合增强层总厚度的10%?15%。较多的样品质量测试表明，上述厚度占比的数值范围使得最终制得的复合增强层及复合管材在所需缠绕厚度与整体结构强度之间取得更好的平衡，其不仅有助于复合增强层的抗压性能最优化，而且对于实际加工过程而言无需增加过大层数和造成原材料浪费，对于提高生产效率和质量可控性方面起到明显作用。
[0010]作为本实用新型的另一改进方案，对于组成所述环向竹篾帘中的各个竹篾片而言，其规格参数优选设定如下:长为1500mm?2500mm、宽为4mm?10mm、厚度为0.5mm?
1.5mm，并且逐片搭接形成长度大于100m、宽度为20mm?50mm的环向竹篾帘。此外，对于组成所述轴向竹篾帘的各个竹篾片而言，其规格参数优选设定如下:长为20mm?50mm、宽为4mm?10mm、厚度为0.5mm?1.5mm，并且逐片搭接形成长度大于100m、宽度为20mm?50mm的环向竹篾帘。之所以对以上竹篾片及两类竹篾帘的具体规格参数作出以上设计，主要是考虑到它们作为复合增强层中的基础组成部分之一，其所具备的竹纤维尺寸及其排列组合方式均会直接影响到各竹篾片以及竹篾卷的强度尤其是轴向拉伸强度，因此在本专利中将其同样进行了针对性的研究和测试，并设定以上的具体参数规格以便更好地符合超大口径竹缠绕管材的制造和使用要求。
[0011]作为本实用新型的另一改进方案，上述竹篾片的横截面形状优选被加工为矩形，并且相邻竹篾片之间的间隙面积为0.09cm2?0.25cm2。通过以上设计，矩形的竹篾片不仅有助于在端面进行搭接，同时在其内外侧面上也可获得更大程度的彼此贴近，相应使得在复合增强层的各个方向上均可充分获取竹纤维的高轴向拉伸强度特性;此外，竹篾片的间隙面积还会对树脂组分的填充过程起到较大的影响，上述特定规格能够使得树脂更易于渗入到竹篾帘中与其充分结合，进而有助于提高各类增强层的结构强度和抗弯抗撞击等性能。
[0012]作为本实用新型的另一改进方案，上述复合增强层的总厚度优选被设定为占整体管材壁厚的92 %?96 %。以此方式，能够充分发挥复合增强层对整个超大口径竹缠绕管承压方面所起到核心作用，并便于对各组成层之间的加工质量控制起到指导作用。
[0013]作为本实用新型的又一改进方案，对于上述内衬层而言，其厚度至少为2mm，并优选从内到外包括第一内衬层和第二内衬层，其中该第一内衬层的厚度小于该第二内衬层，并且该第一内衬层的树脂粘附量被设定为大于该第二内衬层。此外，上述内衬层中的的纤维毡或无纺布优选为竹纤维毡或竹纤维无纺布，其中所述第一内衬层优选采用35g/m2?50g/m2的竹纤维毡或竹纤维无纺布，所述第二内衬层优选采用150g/m2?300g/m2的竹纤维毡或竹纤维无纺布。通过以上涉及内衬层组成结构及重要参数的针对性设计，能够使得该内衬层即便在管径显著增大的情况下也能够保持良好的抗内压和防渗性，同时还有助于与复合增强层之间的充分结合，并降低流体输送的能耗。
[0014]总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点:
[0015]1、本实用新型首先对作为管材主要组件的复合增强层在其具体结构组成和关键参数组合等多个方面均进行研究和改进，特别是通过将处于增强层内侧和相对外侧的竹篾帘分别在缠绕方式、厚度占比等关键参数作出针对性的不同设计，这样一方面能够充分发挥竹纤维本身的轴向强度高和韧性强等优势，确保管壁的抗内压和管刚度，另一方面还能够在大口径管壁的多个方向上起到应力相互补充的功能，并显著改善管壁的抗弯抗撞击和避免外部开裂等性能，相应从整体上较好地克服了由于管径增大而可能会在制造和使用等环节产生的不利影响；
[0016]2、本实用新型中还对构成第一和第二增强层基本组成单元的竹篾片、竹篾帘等分别在其具体尺寸规格、截面形状等参数别作出了针对性设计，由于这些参数同样会对超大口径的竹缠绕复合管的制造及使用环节起到较大的影响，较多的测试表明，按照本实用新型所设计的上述参数不仅能够高效率、质量可控地制造出所需口径的竹缠绕复合管，而且在长时期使用环境下也能够确保质量和性能稳定性；
[0017]3、本实用新型中将内衬层设计为多层结构，同时对各层的性能规格、组分材质等方面分别作出了针对性设计，以此方式，能够在内衬层的光滑度、抗腐蚀性以及抗应力强度等多方面取得较好的平衡，这样即便当此超大口径的竹缠绕管材用于输送大流量腐蚀性介质的情况下，也不易造成流体输送能耗过大或破损内衬层的现象，并有助于与增强层之间的相互结合强度；
[0018]4、本实用新型的超大口径竹缠绕复合管其加工工艺基本都在常温常压下进行，便于质量控制且生产过程无三废排放，具备低碳环保、节能减排等特色，所制得的竹缠绕复合管在1800mm?4000mm甚至更大的内孔直径规格下仍能够长期稳定地保持自身的无应力缺陷分布特性，因而可替代各类常规管材并尤其适用于农业灌溉、海水输送、电厂循环水、油气输送、城市排水排污等应用场合。
【附图说明】
[0019]图1是按照本实用新型优选实施方式所设计的超大口径的竹缠绕复合管的基本结构剖视图；
[0020]图2a是按照本实用新型所编织形成的环向竹篾帘的结构示意图；
[0021]图2b是按照本实用新型所编织形成的轴向竹篾帘的结构示意图；
[0022]图3是按照本实用新型用于超大口径的竹缠绕复合管的工艺方法流程图；
[0023]在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中:
[0024]1-内衬层2-复合增强层3-外防护层21第一增强层22-第二增强层210-环向竹篾帘220-轴向竹篾帘2101-第一种规格的竹篾片2201-第二种规格的竹篾片
【具体实施方式】
[0025]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型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。
[0026]图1是按照本实用新型优选实施方式所设计的超大口径的竹缠绕复合管的基本结构剖视图。如图1中所示，该竹缠绕复合管的内孔直径为1800mm?4000mm，进一步优选为2200mm?3600mm，并且从内到外主要包括内衬层1、复合增强层2和外防护层3等组件，下面分别对其逐一具体说明。
[0027]内衬层I譬如可由粘附有防腐树脂的纤维毡或无纺布制成，并形成防渗且光滑的内壁，其主要功能是与内部输送的各类介质直接相接触，并在不被介质所腐蚀和提供必要抗内压强度的前提下，确保该层能够尽可能低摩擦力和低流体输送能耗地来运输介质。
[0028]在本实用新型中，鉴于整个管材的口径大大超出了普通管材的规格，因此可优选将内衬层设计为2层或更多层的结构，具体而言，该内衬层从内到外包括有第一内衬层和第二内衬层，并且将第一内衬层的厚度设计为小于第二内衬层的厚度，同时将第一内衬层的树脂粘附量设计为大于第二内衬层的树脂粘附量。以此方式，处于更内侧的第一内衬层能够加工形成更为光滑的内表面，降低输送介质时的摩擦力和能耗，而处于相对外侧的第二内衬层则对整个内衬层的抗应力强度以及与复合增强层2之间的结合发挥更重要的作用，特别是避免在大口径大流量输送场合下介质对内衬层和整个管材的冲击损坏。此外，该内衬层中也可以采用竹纤维来加工形成纤维毡或无纺布，并且经过较多的对比测试，可选择第一内衬层采用35g/m2?50g/m2的竹纤维毡或竹纤维无纺布，所述第二内衬层采用150g/m2?300g/m2的竹纤维毡或竹纤维无纺布。对于整个内衬层的厚度而言，其优选占整体管材壁厚的5%?8%左右。
[0029]作为本实用新型的另一关键组件，复合增强层2对整个超大口径的竹缠绕复合管材的管刚度以及抗内压性能起到核心影响。相应地，在整个管材的口径大大超出了普通管材规格的研发背景下，必需对复合增强层2在其具体结构组成和关键参数组合等方面重点进行研究和改进。
[0030]具体而言，在本发明中，该复合增强层由竹篾帘多层缠绕在所述内衬层I外同时通过树脂粘结固化而成，其可以从内到外大致划分为2个或更多不同的组成及功能区域，如图1示范性所示地，即相对贴近内衬层I的第一增强层21和相对远离内衬层I的第二增强层22，其中第一增强层21优选由最为贴近内衬层I的十二层以上的环向竹篾帘及树脂或树脂混合物共同构成，其相对于内衬层采用缠绕角为85°?90°的环向缠绕方式逐层加工在内衬层上，第二增强层22则继续缠绕在第一增强层21的整个外部，其优选由二层以上的竹篾帘及树脂或树脂混合物共同构成，而且它们在本发明中同样采用的是缠绕角为85°?90°的环向缠绕方式逐层加工。此外，在上述构造的基础上，还可以继续采用环向竹篾帘同样以环向缠绕方式在第二增强层22的外侧设置第三增强层(图中未具体显示)，由此进一步构成环向竹篾帘-轴向竹篾帘-环向竹篾帘的三层复合结构，其中，该第一增强层和第三增强层的厚度被设定为至少占此复合增强层总厚度的80%以上，进一步优选为85%?90%;该第二增强层的厚度占比对应为占所述复合增强层总厚度的10%?15%。
[0031]参照图2a和2b，具体显示了所述环向竹篾帘和轴向竹篾帘不同的搭接和编织方式。如图2a中示范性所示，该环向竹篾帘210是将所有第一种规格的竹篾片2101沿其长度方向逐片搭接、同时将少量该第一种规格的竹篾片沿其宽度方向平行排列，最终编织形成总长度大于100m、宽度为20mm?50mm的环向竹篾帘，并且该环向竹篾帘210最重要的特征即在于，其整体长度方向与作为基础组成单元的所有竹篾片的长度方向均保持一致。同样，如图2b中示范性所示，该轴向竹篾帘220是将所有第二种规格的竹篾片2201沿其宽度方向逐片搭接，最终编织形成总长度大于100m、宽度为20mm?50mm的轴向竹篾帘，该轴向竹篾帘220在整体宽度方向上可由单个竹篾片组成，或是少量更短的竹篾片搭接组成，但其最重要的特征即在于，该轴向竹篾帘的整体宽度方向与作为基础组成单元的所有竹篾片的长度方向均保持一致。
[0032]以此方式，通过采用多层竹篾帘而不是单独的竹篾片或条与树脂混合进行缠绕，这样不仅有助于树脂在管道径向方向上对相邻竹篾帘的间距以及它们内部的间隙均获得充分和均匀的填充，更重要的是能使得竹篾帘在环向缠绕时获得充分伸展，使其轴向拉伸强度发挥至最大化，同时可有效克服竹篾帘尾端容易翘曲的现象;另一方面，通过将复合增强层分为多层结构且各自采用不同编制方式，上述层数和厚度占比的第一增强层21能够在内侧更好地充分发挥竹纤维自身的轴向强度高和韧性强等优势，并确保管壁面对大流量介质输送时的抗内压和管刚度特性;与此相配合地，上述层次和厚度的第二增强层22能使得应力分布沿着管壁的多个方向更为均匀地分散，并显著改善管壁的抗弯抗撞击及避免外部开裂等现象。相应从整体测试来看，上述竹缠绕复合管即便在管径显著扩大的情况下仍能够很好地保持管道整体结构无应力分布缺陷的特点，同时提高了竹缠绕复合管道在抗压性、环刚度等性能，尤其是能够长期稳定地保证性能的稳定可靠性。
[0033]考虑到竹篾片作为复合增强层中最为基础的组成部分之一，它们所具备的竹纤维尺寸及其排列组合方式均会直接影响到各竹篾卷的强度尤其是轴向拉伸强度，因此在本专利中将其同样进行了针对性的研究和设计。按照本实用新型的另一优选实施例，对于组成所述环向竹篾帘中的各个竹篾片而言，其规格参数优选设定如下:长为1500mm?2500mm、宽为4mm?10mm、厚度为0.5mm?1.5mm，并且逐片搭接形成长度大于100m、宽度为20mm?50mm的环向竹篾帘。此外，对于组成所述轴向竹篾帘的各个竹篾片而言，其规格参数优选设定如下:长为20mm?50mm、宽为6mm?10mm、厚度为0.5mm?1.5mm，并且逐片搭接形成长度大于100m、宽度为20mm?50mm的环向竹篾帘。较多的样品测试表明，上述具体参数规格能够更好地发挥环向竹篾帘以及轴向竹篾帘各自的性能优势，进而使得第一复合层和第二复合层之间的组合能够令人满意地符合超大口径竹缠绕管材的制造和使用等特定场合。此外，作为上述基础上更为深入的优化设计，上述竹篾片的横截面形状优选被加工为矩形，并且相邻竹篾片之间的间隙面积为0.09cm2?0.25cm2。
[0034]按照本实用新型的另一优选实施例，上述复合增强层的总厚度被设定为占整体管材壁厚的90%以上，进一步优选为占整体管材壁厚的92%?96%。鉴于该复合增强层在整个管壁中占据了主体的地位，为了从其他重要性能对其结构强度进行适当优化，上述复合增强层中除了树脂和竹篾片这些基本组分之外，还优选可以添加有生物基填料以及固化剂，其中经过实际测试，所述树脂、生物基填料和固化剂这三者之间的质量份数被设定为100:15?25:2?5，并一同混合后淋浇粘附于所述竹篾帘上。此外，所述树脂选自于聚氨酯树脂、酚醛树脂、脲醛树脂或者环氧树脂中的一种;所述生物基填料选自竹、木、麻、秸杆、植物果壳或其他硬质生物材料，并且其平均目数设定为20?100。通过以上设计，包含生物基填料、固化剂的树脂混合物能够促进与竹篾帘以及竹纤维之间的填充和结合，并且上述具体类型和颗粒度的生物基填料与竹纤维之间具备很好的亲和性，进而能够进一步提高复合增强层的整体结构强度和抗内压性能，并且有助于加快复合增强层缠绕加工操作过程中的成型效率和质量可控性。
[0035]最后，外防护层3可直接涂覆固化在所述复合增强层2的外表面，并主要起到防水防腐和防辐射等作用。具体而言，该外防护层也可以喷涂为2层或2层以上，譬如可采用环氧树脂、不饱和聚酯树脂或者沥青等材料，并添加防辐射填料，其厚度优选至少为3_，以便更好地对超大口径的管材在各类恶劣使用环境下起到防护作用。
[0036]下面将结合一些具体实施例来更为清楚地解释说明按照本实用新型的竹缠绕复合管制造工艺及其关键工艺参数设计。
[0037]实施例1
[0038]将竹材加工按照以下两种规格尺寸剖切加工成多个竹篾片，其中第一种竹篾片的规格尺寸被设定为长1500m、宽8mm、厚度0.5mm，含水率可选择为10%，第二种竹篾片的规格尺寸被设定为长20mm、宽6mm、厚度1mm，含水率可选择为10%，然后经脱脂、清洗和脱水处理备用。
[0039]接着，将上述第一种竹篾片沿其长度逐片搭接、同时沿其宽度平行排列(譬如6个竹篾片)，最终形成总长度为150m、宽度为48mm左右，相邻竹篾片之间的间隙面积为0.09cm2的环向竹篾帘;此外，将上述第二种竹篾片沿其宽度方向逐片搭接，最终编织形成总长度为150m、宽度为20mm，相邻竹篾片之间的间隙面积同样为0.09cm2的的轴向竹篾帘。
[0040]接着，在外径为1800mm的经抛光的玻璃钢直管模具上包裹一层脱模薄膜，然后用粘附有防腐树脂的竹纤维无纺布，在管模具上依次制作厚度为2mm、密度为35g/m2的第一内衬层和厚度为3mm、密度为200g/m2的第二内衬层，其中树脂可选择环氧树脂，无纺布中的竹纤维的直径约为1_，由此形成防渗且光滑的内壁。
[0041 ]然后，待内衬层固化后，将上述两种竹篾帘分别成卷装在缠绕机上退卷，这些竹篾帘会通过装有脲醛树脂的树脂槽并涂敷上浆状的树脂，然后逐层缠绕在直管模具的内衬层上，在整个缠绕过程中，首先采用环向缠绕的方式来加工最初的12层环向竹篾帘，边缠绕边向竹篾帘淋浇树脂，并且控制相应所形成的第一增强层的厚度达到所需程度，然后继续采用环向缠绕的方式继续缠绕2层轴向竹篾帘，同样是边缠绕边向竹篾帘淋浇树脂，并且控制相应所形成的第二增强层的厚度占复合增强层总厚度的15%;然后，继续采用环向方式在第二增强层的外侧缠绕2层环向竹篾帘，同样是边缠绕边向竹篾帘淋浇树脂，并控制使得该第三增强层和第一增强层的厚度之和占复合增强层总厚度的85%。环向竹篾帘继续缠绕过程中所共同粘附的树脂可选择为脲醛树脂，最终获得厚度占比占整体管材壁厚的90%的复合增强层。
[0042]当所有缠绕操作完毕后，对复合增强层固化形成为管坯，然后脱模处理获得竹缠绕复合管。最后，在管材外面喷涂一层防水防腐功能的不饱和聚酯树脂，厚约3mm，最终加工制得口径为1800mm的竹缠绕复合管产品。
[0043]实施例2
[0044]将竹材加工按照以下两种规格尺寸剖切加工成多个竹篾片，其中第一种竹篾片的规格尺寸被设定为长2000m、宽8_、厚度0.5_，含水率可选择为15%，第二种竹篾片的规格尺寸被设定为长20mm、宽10mm、厚度0.5mm，含水率可选择为15 %，然后经脱脂、清洗和脱水处理备用。
[0045]接着，将上述第一种竹篾片沿其长度逐片搭接、同时沿其宽度平行排列(譬如6个竹篾片)，最终形成总长度为150m、宽度为48mm左右，相邻竹篾片之间的间隙面积为0.12cm2的环向竹篾帘;此外，将上述第二种竹篾片沿其宽度方向逐片搭接，最终编织形成总长度为150m、宽度为20_，相邻竹篾片之间的间隙面积同样为0.12cm2的的轴向竹篾帘。
[0046]接着，在外径为2200mm的经抛光的玻璃钢直管模具上包裹一层脱模薄膜，然后用粘附有防腐树脂的竹纤维无纺布，在管模具上依次制作厚度为2mm、密度为50g/m2的第一内衬层和厚度为3mm、密度为300g/m2的第二内衬层，其中树脂可选择环氧树脂，无纺布中的竹纤维的直径约为1_，由此形成防渗且光滑的内壁；
[0047]然后，待内衬层固化后，将竹篾帘成卷装在缠绕机上退卷，这些竹篾帘会通过装有脲醛树脂的树脂槽并涂敷上浆状的树脂，然后逐层缠绕在直管模具的内衬层上。在整个缠绕过程中，首先采用环向缠绕的方式来加工最初的14层环向竹篾帘，边缠绕边向竹篾帘淋浇树脂，并且控制相应所形成的第一增强层的厚度达到所需程度，然后继续采用环向缠绕的方式继续缠绕4层轴向竹篾帘，同样是边缠绕边向竹篾帘淋浇树脂，并且控制相应所形成的第二增强层的厚度占复合增强层总厚度的20%;然后，继续采用环向方式在第二增强层的外侧缠绕2层环向竹篾帘，同样是边缠绕边向竹篾帘淋浇树脂，并且控制使得第三和第一增强层的厚度之和占复合增强层总厚度的80%。缠绕过程中所共同粘附的树脂可选择为脲醛树脂并添加有平均目数为20的秸杆粉末和少量固化剂，其中树脂、秸杆粉末和固化剂三者之间的重量份数为100:15:5，最终获得厚度占比占整体管材壁厚的92%的增强层。
[0048]当所有缠绕操作完毕后，对增强层固化形成为管坯，然后脱模处理获得竹缠绕复合管。最后，在管材外面喷涂一层防水防腐功能的不饱和聚酯树脂，厚约3mm，最终获得口径为2200mm的竹缠绕复合管。
[0049]实施例3
[0050]将竹材加工按照以下两种规格尺寸剖切加工成多个竹篾片，其中第一种竹篾片的规格尺寸被设定为长2500m、宽4mm、厚度1mm，含水率可选择为15%，第二种竹篾片的规格尺寸被设定为长40mm、宽6mm、厚度1mm，含水率可选择为15%，然后经脱脂、清洗和脱水处理备用。
[0051]接着，将上述第一种竹篾片沿其长度逐片搭接、同时沿其宽度平行排列(譬如10个竹篾片)，最终形成总长度为150m、宽度为40mm左右，相邻竹篾片之间的间隙面积为0.25cm2的环向竹篾帘;此外，将上述第二种竹篾片沿其宽度方向逐片搭接，最终编织形成总长度为150m、宽度为40mm，相邻竹篾片之间的间隙面积同样为0.25cm2的的轴向竹篾帘。
[0052]接着，在外径为2600mm的经抛光的玻璃钢直管模具上包裹一层脱模薄膜，然后用粘附有防腐树脂的竹纤维无纺布，在管模具上依次制作厚度为3mm、密度为50g/m2的第一内衬层和厚度为5mm、密度为300g/m2的第二内衬层，其中树脂可选择环氧树脂，无纺布中的竹纤维的直径约为1.2_，由此形成防渗且光滑的内壁；
[0053]然后，待内衬层固化后，将竹篾帘成卷装在缠绕机上退卷，这些竹篾帘会通过装有酚醛树脂的树脂槽并涂敷上浆状的树脂，然后逐层缠绕在直管模具的内衬层上。在整个缠绕过程中，首先采用环向缠绕的方式来加工最初的24层环向竹篾帘，边缠绕边向竹篾帘淋浇树脂，并且控制相应所形成的第一增强层的厚度达到所需程度，然后继续采用环向缠绕的方式继续缠绕4层轴向竹篾帘，同样是边缠绕边向竹篾帘淋浇树脂，并且控制相应所形成的第二增强层的厚度占复合增强层总厚度的13.3%;然后，继续采用环向方式缠绕2层环向竹篾帘，并控制其所形成的第三增强层和前面已形成的第一增强层的厚度之和共计占复合增强层总厚度的86.7%。
[0054]缠绕过程中所共同粘附的树脂可选择为酚醛树脂并添加有平均目数为50的竹粉和少量固化剂，其中树脂、竹粉和固化剂三者之间的重量份数为100:25:5，最终获得厚度占比占整体管材壁厚的95 %的增强层。
[0055]当所有缠绕操作完毕后，对增强层固化形成为管坯，然后脱模处理获得竹缠绕复合管。最后，在管材外面喷涂一层防水防腐功能的沥青，同时添加有防福射剂，厚约5mm，最终制得口径为2600mm的竹缠绕复合管产品。
[0056]实施例4
[0057]将竹材加工按照以下两种规格尺寸剖切加工成多个竹篾片，其中第一种竹篾片的规格尺寸被设定为长2500m、宽10_、厚度1.5mm，含水率可选择为10%，第二种竹篾片的规格尺寸被设定为长50mm、宽8mm、厚度1.5mm，含水率可选择为10%，然后经脱脂、清洗和脱水处理备用。
[0058]接着，将上述第一种竹篾片沿其长度逐片搭接、同时沿其宽度平行排列(譬如5个竹篾片)，最终形成总长度为200m、宽度为50mm左右，相邻竹篾片之间的间隙面积为0.22cm2的环向竹篾帘;此外，将上述第二种竹篾片沿其宽度方向逐片搭接，最终编织形成总长度为200m、宽度为50mm，相邻竹篾片之间的间隙面积同样为0.22cm2的的轴向竹篾帘。
[0059]在外径为3600mm的经抛光的玻璃钢直管模具上包裹一层脱模薄膜，然后用粘附有防腐树脂的竹纤维无纺布，在管模具上依次制作厚度为3mm、密度为50g/m2的第一内衬层和厚度为5mm、密度为250g/m2的第二内衬层，其中树脂可选择环氧树脂，无纺布中的竹纤维的直径约为1.2mm，由此形成防渗且光滑的内壁。
[0060]然后，待内衬层固化后，将竹篾帘成卷装在缠绕机上退卷，这些竹篾帘会通过装有环氧树脂的树脂槽并涂敷上浆状的树脂，然后逐层缠绕在直管模具的内衬层上。在整个缠绕过程中，首先采用环向缠绕的方式来加工最初的32层环向竹篾帘，边缠绕边向竹篾帘淋浇树脂使得形成所需厚度，然后继续采用环向缠绕的方式继续缠绕4层轴向竹篾帘，同样是边缠绕边向竹篾帘淋浇树脂，并且控制相应所形成的第二增强层的厚度占复合增强层总厚度的10%。然后，继续以环向方式缠绕4层的环向竹篾帘，并控制其所形成的第三增强层和前面已形成的第一和第三增强层的厚度之和共计占复合增强层总厚度的90%。
[0061 ]缠绕过程中所共同粘附的树脂可选择为环氧树脂并添加有平均目数为100的麻粉末和少量固化剂，其中树脂、麻粉末和固化剂三者之间的重量份数为100:20:3,最终获得厚度占比占整体管材壁厚的94 %的增强层。
[0062]当所有缠绕操作完毕后，对增强层固化形成为管坯，然后脱模处理获得竹缠绕复合管。最后，在管材外面喷涂一层防水防腐功能的环氧树脂，厚约5mm，最终制得口径为3600mm的竹缠绕复合管产品。
[0063]实施例5
[0064]将竹材加工按照以下两种规格尺寸剖切加工成多个竹篾片，其中第一种竹篾片的规格尺寸被设定为长1500m、宽6_、厚度0.5_，含水率可选择为20%，第二种竹篾片的规格尺寸被设定为长30mm、宽6mm、厚度0.5mm，含水率可选择为10 %，然后经脱脂、清洗和脱水处理备用。
[0065]接着，将上述第一种竹篾片沿其长度逐片搭接、同时沿其宽度平行排列(譬如5个竹篾片)，最终形成总长度为200m、宽度为30mm左右，相邻竹篾片之间的间隙面积为0.09cm2的环向竹篾帘;此外，将上述第二种竹篾片沿其宽度方向逐片搭接，最终编织形成总长度为200m、宽度为30mm，相邻竹篾片之间的间隙面积同样为0.09cm2的的轴向竹篾帘。
[0066]接着，在外径为2600mm的经抛光的玻璃钢直管模具上包裹一层脱模薄膜，然后用粘附有防腐树脂的竹纤维无纺布，在管模具上依次制作厚度为5mm、密度为50g/m2的第一内衬层和厚度为7mm、密度为300g/m2的第二内衬层，其中树脂可选择不饱和聚酯树脂，无纺布中的竹纤维的直径约为1.2_，由此形成防渗且光滑的内壁。
[0067]然后，待内衬层固化后，将竹篾帘成卷装在缠绕机上退卷，这些竹篾帘会通过装有环氧树脂的树脂槽并涂敷上浆状的树脂，然后逐层缠绕在直管模具的内衬层上。在整个缠绕过程中，首先采用环向缠绕的方式来加工最初的32层环向竹篾帘，边缠绕边向竹篾帘淋浇树脂并控制达到所需厚度，然后继续采用环向缠绕的方式继续缠绕4层轴向竹篾帘，同样是边缠绕边向竹篾帘淋浇树脂，并且控制相应所形成的第二增强层的厚度占复合增强层总厚度的10%;然后继续以环向方式在第二增强层的外侧采用环向竹篾帘来缠绕4层以制得第三增强层，并且控制该第三和第一增强层的厚度之和占复合增强层总厚度的90%。缠绕过程中所共同粘附的树脂可选择为环氧树脂并添加有平均目数为50的椰壳粉末和少量固化剂，其中树脂、椰壳粉末和固化剂三者之间的重量份数为100:15:2,最终获得厚度占比占整体管材壁厚的90 %的增强层。
[0068]当所有缠绕操作完毕后，对增强层固化形成为管坯，然后脱模处理获得竹缠绕复合管。最后，在管材外面喷涂一层防水防腐功能的沥青，并添加防福射剂，厚约5mm，最终制得口径为2600mm的竹缠绕复合管产品。
[0069]实施例6
[0070]将竹材加工按照以下两种规格尺寸剖切加工成多个竹篾片，其中第一种竹篾片的规格尺寸被设定为长2000m、宽10_、厚度1.5mm，含水率可选择为10%，第二种竹篾片的规格尺寸被设定为长50mm、宽10mm、厚度1.5mm，含水率可选择为10%，然后经脱脂、清洗和脱水处理备用。
[0071]接着，将上述第一种竹篾片沿其长度逐片搭接、同时沿其宽度平行排列(譬如5个竹篾片)，最终形成总长度为250m、宽度为50mm左右，相邻竹篾片之间的间隙面积为0.25cm2的环向竹篾帘;此外，将上述第二种竹篾片沿其宽度方向逐片搭接，最终编织形成总长度为250m、宽度为50mm，相邻竹篾片之间的间隙面积同样为0.25cm2的的轴向竹篾帘。
[0072]在外径为3600mm的经抛光的玻璃钢直管模具上包裹一层脱模薄膜，然后用粘附有防腐树脂的竹纤维无纺布，在管模具上依次制作厚度为3mm、密度为50g/m2的第一内衬层和厚度为5mm、密度为200g/m2的第二内衬层，其中树脂可选择环氧树脂，无纺布中的竹纤维的直径约为0.8mm，由此形成防渗且光滑的内壁；
[0073]然后，待内衬层固化后，将竹篾帘成卷装在缠绕机上退卷，这些竹篾帘会通过装有脲醛树脂的树脂槽并涂敷上浆状的树脂，然后逐层缠绕在直管模具的内衬层上。在整个缠绕过程中，首先采用环向缠绕的方式来加工最初的22层环向竹篾帘，边缠绕边向竹篾帘淋浇树脂，并且控制相应所形成的第一增强层的厚度达到所需程度，然后继续采用环向缠绕的方式继续缠绕4层轴向竹篾帘，同样是边缠绕边向竹篾帘淋浇树脂，并且控制相应所形成的第二增强层的厚度占复合增强层总厚度的13%;然后继续采用环向方式在第二增强层的外侧缠绕4层环向竹篾帘，并且控制使得该第三和第一增强层的厚度之和占复合增强层总厚度的87%左右。缠绕过程中所共同粘附的树脂可选择为脲醛树脂并添加有平均目数为20的竹粉和少量固化剂，其中树脂、竹粉和固化剂三者之间的重量份数为100:25:5，最终获得厚度占比占整体管材壁厚的90%的增强层。
[0074]当所有缠绕操作完毕后，对增强层固化形成为管坯，然后脱模处理获得竹缠绕复合管。最后，在管材外面喷涂一层防水防腐功能的不饱和聚酯树脂，厚约3mm，最终制得口径为3600mm的竹缠绕复合管产品。
[0075]实施例7
[0076]将竹材加工按照以下两种规格尺寸剖切加工成多个竹篾片，其中第一种竹篾片的规格尺寸被设定为长2000m、宽5_、厚度1.5_，含水率可选择为12%，第二种竹篾片的规格尺寸被设定为长20_、宽6_、厚度1.5mm，含水率可选择为12 %，然后经脱脂、清洗和脱水处理备用。
[0077]接着，将上述第一种竹篾片沿其长度逐片搭接、同时沿其宽度平行排列(譬如4个竹篾片)，最终形成总长度为300m、宽度为20mm左右，相邻竹篾片之间的间隙面积为0.09cm2的环向竹篾帘;此外，将上述第二种竹篾片沿其宽度方向逐片搭接，最终编织形成总长度为300m、宽度为20mm，相邻竹篾片之间的间隙面积同样为0.09cm2的的轴向竹篾帘。
[0078]在外径为4000mm的经抛光的玻璃钢直管模具上包裹一层脱模薄膜，然后用粘附有防腐树脂的竹纤维无纺布，在管模具上依次制作厚度为3mm、密度为50g/m2的第一内衬层和厚度为5mm、密度为200g/m2的第二内衬层，其中树脂可选择环氧树脂，无纺布中的竹纤维的直径约为Imm，由此形成防渗且光滑的内壁。
[0079]然后，待内衬层固化后，将竹篾帘成卷装在缠绕机上退卷，这些竹篾帘会通过装有脲醛树脂的树脂槽并涂敷上浆状的树脂，然后逐层缠绕在直管模具的内衬层上。在整个缠绕过程中，首先采用环向缠绕的方式来加工最初的40层环向竹篾帘，边缠绕边向竹篾帘淋浇树脂，并且控制相应所形成的第一增强层达到所需厚度，然后继续采用环向缠绕的方式继续缠绕5层轴向竹篾帘，同样是边缠绕边向竹篾帘淋浇树脂，并且控制相应所形成的第二增强层的厚度占复合增强层总厚度的10%，然后继续以环向方式采用环向竹篾帘在第二增强层的外侧缠绕5层以形成第三增强层，并控制使得该第三和第一增强层的厚度之和占复合增强层总厚度的90%左右。缠绕过程中所共同粘附的树脂可选择为脲醛树脂并添加有平均目数为100的秸杆粉末和少量固化剂，其中树脂、秸杆粉末和固化剂三者之间的重量份数为100:15:5，最终获得厚度占比占整体管材壁厚的92 %的增强层。
[0080]当所有缠绕操作完毕后，对增强层固化形成为管坯，然后脱模处理获得竹缠绕复合管。最后，在管材外面喷涂一层防水防腐功能的不饱和聚酯树脂，厚约3mm，最终制得口径为4000mm的竹缠绕复合管产品。
[0081 ] 实施例8
[0082]将竹材加工按照以下两种规格尺寸剖切加工成多个竹篾片，其中第一种竹篾片的规格尺寸被设定为长1500m、宽4mm、厚度1mm，含水率可选择为18%，第二种竹篾片的规格尺寸被设定为长40mm、宽6mm、厚度1mm，含水率可选择为18%，然后经脱脂、清洗和脱水处理备用。
[0083]接着，将上述第一种竹篾片沿其长度逐片搭接、同时沿其宽度平行排列(譬如10个竹篾片)，最终形成总长度为120m、宽度为40mm左右，相邻竹篾片之间的间隙面积为0.1Scm2的环向竹篾帘;此外，将上述第二种竹篾片沿其宽度方向逐片搭接，最终编织形成总长度为120m、宽度为40mm，相邻竹篾片之间的间隙面积同样为0.1Scm2的的轴向竹篾帘。
[0084]在外径为2200mm的经抛光的玻璃钢直管模具上包裹一层脱模薄膜，然后用粘附有防腐树脂的竹纤维无纺布，在管模具上依次制作厚度为2mm、密度为35g/m2的第一内衬层和厚度为4mm、密度为200g/m2的第二内衬层，其中树脂可选择环氧树脂，无纺布中的竹纤维的直径约为0.8mm，由此形成防渗且光滑的内壁。
[0085]然后，待内衬层固化后，将竹篾帘成卷装在缠绕机上退卷，这些竹篾帘会通过装有环氧树脂的树脂槽并涂敷上浆状的树脂，然后逐层缠绕在直管模具的内衬层上。在整个缠绕过程中，首先采用环向缠绕的方式来加工最初的12层环向竹篾帘，边缠绕边向竹篾帘淋浇树脂，并且控制相应所形成的第一增强层的厚度达到所需程度，然后继续采用环向缠绕的方式继续缠绕2层轴向竹篾帘，同样是边缠绕边向竹篾帘淋浇树脂，并且控制相应所形成的第二增强层的厚度占复合增强层总厚度的12.5%;然后，继续采用环向方式在第二增强层的外侧采用环向竹篾帘缠绕2层以形成第三增强层，并且控制该第三和第一增强层的厚度之和占复合增强层总厚度的87.5%左右。缠绕过程中所共同粘附的树脂可选择为环氧树脂并添加有平均目数为80的木粉末和少量固化剂，其中树脂、木粉末和固化剂三者之间的重量份数为100:20:5，最终获得厚度占比占整体管材壁厚的96 %的增强层。
[0086]当所有缠绕操作完毕后，对增强层固化形成为管坯，然后脱模处理获得竹缠绕复合管。最后，在管材外面喷涂一层防水防腐功能的不饱和聚酯树脂，厚约3mm，最终制得口径为2200mm的竹缠绕复合管产品。
[0087]本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种超大口径的竹缠绕复合管，其特征在于，该竹缠绕复合管的内孔直径为1800mm?4000mm，并且从内到外依次包括内衬层、复合增强层和外防护层，其中: 所述内衬层具备防渗且光滑的内壁，用于与内部输送的介质直接接触;所述复合增强层由粘附有树脂的竹篾帘多层缠绕在所述内衬层外固化而成，该竹篾帘是由多个竹篾片通过编织线连接组成的帘状结构，并且所有竹篾帘相对于所述内衬层均采用环向方式进行缠绕;此外，所述复合增强层从内到外包括第一增强层、第二增强层和第三增强层，其中该第一增强层的竹篾帘采用环向竹篾帘也即所有竹篾片的长度方向与其所组成的竹篾帘长度方向均保持一致，该第二增强层的竹篾帘采用轴向竹篾帘也即所有竹篾片的长度方向均与其所组成的竹篾帘宽度方向保持一致，该第三增强层同样采用环向竹篾帘也即所有竹篾片的长度方向与其所组成的竹篾帘长度方向均保持一致，并且该第一增强层和第三增强层的厚度之和是所述第二增强层的4倍以上;所述外防护层直接涂覆固化在所述复合增强层的外表面，并起到防水防腐和防辐射的作用。2.如权利要求1所述的一种超大口径的竹缠绕复合管，其特征在于，所述第一增强层和第三增强层的厚度之和被设定为占所述复合增强层总厚度的85%?90%，该第二增强层的厚度被设定为占所述复合增强层总厚度的10%?15%。3.如权利要求1或2所述的一种超大口径的竹缠绕复合管，其特征在于，对于组成所述环向竹篾帘中的各个竹篾片而言，其规格参数设定如下:长为1500mm?2500mm、宽为4mm?10mm、厚度为0.5mm?1.5mm，并且逐片搭接形成长度大于100m、宽度为20mm?50mm的环向竹篾帘。4.如权利要求3所述的一种超大口径的竹缠绕复合管，其特征在于，对于组成所述轴向竹篾帘的各个竹篾片而言，其规格参数设定如下:长为20mm?50mm、宽为4mm?10mm、厚度为0.5mm?1.5mm，并且逐片搭接形成长度大于100m、宽度为20mm?50mm的环向竹篾帘。5.如权利要求4所述的一种超大口径的竹缠绕复合管，其特征在于，上述竹篾片的横截面形状被加工为矩形，并且相邻竹篾片之间的间隙面积为0.09cm2?0.25cm2。6.如权利要求1或2所述的一种超大口径的竹缠绕复合管，其特征在于，上述复合增强层的总厚度被设定为占整体管材壁厚的92%?96%。7.如权利要求1或所述的一种超大口径的竹缠绕复合管，其特征在于，对于上述内衬层而言，其厚度至少为2mm，并从内到外包括第一内衬层和第二内衬层，其中该第一内衬层的厚度小于该第二内衬层，并且该第一内衬层的树脂粘附量被设定为大于该第二内衬层。8.如权利要求7所述的一种超大口径的竹缠绕复合管，其特征在于，其特征在于，上述内衬层中的的纤维毡或无纺布为竹纤维毡或竹纤维无纺布，其中所述第一内衬层采用35g/m2?50g/m2的竹纤维毡或竹纤维无纺布，所述第二内衬层采用150g/m2?300g/m2的竹纤维毡或竹纤维无纺布。
【文档编号】B32B33/00GK205578938SQ201620310692
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年4月13日
【发明人】叶柃
【申请人】浙江鑫宙竹基复合材料科技有限公司, 叶柃