一种保温复合管的制备方法与流程

本发明涉及复合管制备技术领域，具体是一种保温复合管的制备方法。

背景技术：

目前，在国内对管道的保温主要是将保温材料包裹在管道外，起到对管道的阻热保温作用，保温材料主要有橡塑棉、岩棉、聚氨酯和pe发泡材料等；现有的这些保温材料均存在一定问题:

橡塑棉导热系数高，约为0.1w/mk，且耐候性差，对于保温要求高的管道并不适用。

岩棉的导热系数为0.04w/(m.k)，但岩棉吸水严重，吸水后岩棉的保温效果就会显著下降。

聚氨酯或pe发泡材料做成的保温层，其导热系数相对较低，约为0.024w/(m.k)，是目前市场上保温性能很好的材料；但聚氨酯和pe发泡均带有多孔结构，而这些孔的孔径存在不均匀、闭孔情况难以控制、孔洞强度较低等问题，使得采用聚氨酯或pe发泡材料制成的保温层使用寿命短。

此外，现有市场中聚氨酯或pe发泡材料制成的保温层需要达到0.024w/(m.k)的导热系数，所需要的保温层厚度较厚，如用于室外的管道，管道公称直径为20mm时，需要包覆的保温层厚度为7mm；管道公称直径为25mm时，需要包覆的保温层厚度为9mm；管道公称直径为32mm时，需要包覆的保温层厚度为11mm；管道公称直径大于100mm时，需要保温层厚度约为25mm。然而管道外包覆的保温层越厚则形成的保温复合管外径越大(带有工作管道和保温层的管道称为保温复合管)，外径越大，在室外安装时，对于需要安装在地下的保温复合管，需要工人开出的保温复合管的放置槽越大，加大了施工的难度。

除此之外，现有市场上的保温复合管，在严寒环境下，依然无法保障长距离输水管道的保温。

技术实现要素：

本发明意在提供一种保温复合管的制备方法，以解决现有技术中保温复合管的保温效果无法满足严寒环境下的保温需求的问题。

为了达到上述目的，本发明的基础方案如下：

一种保温复合管的制备方法，包括如下步骤：

步骤一，成型工作层：采用聚烯烃材料作为原料成型出管道输送液体的工作层；

步骤二，里层涂胶：在步骤一得到的工作层表面涂粘合剂；

步骤三，包覆保温层：对完成步骤二的管材上包覆带有玻璃纤维的保温层；

步骤四，抽真空：对完成步骤三的管材采用真空包装机对保温层进行抽真空，并对保温层两端进行密封；

步骤五，外层涂胶：对步骤四得到的管材表面涂粘合剂；

步骤六，包覆保护层：对完成步骤五的管材包覆保护层，包覆完成，冷却成型即得到复合保温管。

相比于现有技术的有益效果：

采用本方案时，通过抽真空的方式使得带玻璃纤维的保温层具备一定的真空度，而真空度的存在可以减少热对流，使得保温层的导热系数能够降低至0.015w/(m.k)以下，相比于现有技术，本方案采用了一种新的方式大大降低了保温层的导热系数，进而能更加符合严寒环境下对保温复合管的保温需求，降低严寒环境下长距离输水中保温复合管内水结冰的概率。

此外，本方案中的带有玻璃纤维的保温层，因玻璃纤维本身具有均匀的多孔网状结构，相比于现有技术中聚氨酯或pe发泡材料制成的保温层，本方案的保温层机械强度更好、抗压能力更强，因而使用寿命更长。

进一步，所述保温层包括铝箔内层、玻璃纤维纸中层和铝箔外层，保温层厚度为1-15mm，铝箔内层与完成步骤二的管材表面相贴；步骤五中所涂的粘合剂涂在铝箔外层上。

有益效果：保温层厚度不超过15mm，相比于现有技术中在管道公称直径大于100mm时需要25mm厚的保温层相比，本方案在保证保温层的导热系数低于现有技术的同时，还使得保温层的厚度更小，工人需要加工的保温复合管的放置槽越小，降低了保温复合管的施工难度。

在本方案中，铝箔内层和铝箔外层具有阻隔空气、反射热辐射的能力，进一步增强保温层的保温性能，使得保温层的使用寿命更长，保温效果更好。

进一步，所述步骤三的保温层的包覆具体为：

s1)将步骤二得到的管材包覆铝箔，并经搭接焊成型工艺将铝箔进行搭接，得到保温层的铝箔内层；

s2)将步骤s1)得到的管材缠绕玻璃纤维纸，得到保温层的玻璃纤维纸中层；

s3)将步骤s2)得到的管材包覆铝箔，并经搭接焊成型工艺将铝箔进行搭接，得到保温层的铝箔外层，完成保温层在管材上的包覆。

有益效果：先在涂有粘合剂的管材上包覆铝箔内层，便于保温层与管材的紧密贴合，增加保温层与管材的连接强度，铝箔外层的存在便于与步骤六的保护层通过粘合剂紧密连接。

进一步，所述缠绕方式为双向缠绕。

有益效果：相比于单向缠绕的方式，双向缠绕使得玻璃纤维纸之间交叉地包覆在铝箔内层上，使得玻璃纤维纸多层之间缠绕地更加紧实，进一步提高保温层的强度。

进一步，所述玻璃纤维纸由以下重量份数的组分组成：直径为0.1-2.0μm超细玻璃纤维55-84份、直径为2.5-6.5μm的中碱玻璃纤维10-25份、bao1-3份、mao1-3份、cao1-3份、cuo1-3份、钡锂合金1-3份、活性炭1-5份；按照本方案生产的玻璃纤维纸其强度相对更高，能够满足玻璃纤维纸中层的缠绕需求，同时有利于提高保温复合管的耐压能力。

进一步，所述步骤一具体为：原料需要加热后经挤出机挤出、定径套定径、喷淋箱冷却，得到工作层；加工简单，易于实现。

进一步，所述粘合剂采用热熔胶是具有高分子材料的粘合剂，能够便于聚烯烃材质的工作层与保温层的粘接。

进一步，所述步骤三和步骤四之间还包括步骤a，步骤a为半成品收卷：将完成步骤三的管材切断并收卷成盘。

有益效果：在保温层完成后将管材切断并收卷，便于带保温层的管材的保存，符合目前工厂的实际生产需求，在需要完全将保温复合管进行加工完成时，再取用该收卷的带保温层的管材进行继续加工。

进一步，所述步骤四中保温层抽完真空后的真空度为0.1-100pa；能够保证保温复合管中保温层的导热系数小于现有技术中保温层的导热系数。

进一步，所述步骤五中的保护层采用聚烯烃材料；可以采用与工作层相同的材料制作保护层，便于备料和加工。

附图说明

图1为本发明实施例一的工艺流程图；

图2为本发明实施例一中保温复合管的横截面图；

图3为本发明实施例二的工艺流程图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：工作层1、铝箔内层2、玻璃纤维纸3、铝箔外层4、保护层5。

实施例一

实施例一基本如附图1和图2所示：

一种保温复合管的制备方法，包括如下步骤：

步骤一，成型工作层1：采用耐热聚乙烯作为原料(耐热聚乙烯为聚烯烃原料，原料还可以是其他聚烯烃原料，如高密度聚乙烯、耐热聚乙烯、超高分子量聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯或聚偏二氟乙烯中的任一种)，原料经第一挤出机挤出、定径套定径、喷淋箱冷却，得到含聚烯烃的工作层1；其中第一挤出机温度为190℃，第一挤出机速率为0.8m/min，成型后的工作层1外径为250mm。

步骤二，里层涂胶：在步骤一得到的工作层1表面喷涂pe类的热熔胶(热熔胶还可以采用pp、pe、eva、eea、pes等)。

步骤三，包覆保温层：首先在完成步骤二的管材上包覆铝箔，并采用搭接焊成型工艺将铝箔进行搭接，得到保温层的铝箔内层2；接着在铝箔内层2表面缠绕厚度为1mm、宽度为20mm的玻璃纤维纸3，玻璃纤维纸3的缠绕层数为4层，缠绕方式采用交叉缠绕的方式(即顺时针方向缠绕一层，逆时针方向缠绕一层，再顺时针方向缠绕一层，最后再逆时针方向缠绕一层)，缠绕后得到的玻璃纤维纸中层的整体厚度为4mm，最后在缠绕好的玻璃纤维纸3上包覆铝箔，并采用搭接焊成型工艺将铝箔进行搭接，得到保温层的铝箔外层4，搭接完成即保温层包覆完成(其中铝箔内层2和铝箔外层4的厚度均为6.5μm)。

其中，玻璃纤维纸3由以下重量份数的组分组成：0.5-2.0μm的超细玻璃纤维80份、直径为2.5-5.5μm的中碱玻璃纤维10份、bao1份、mao1份、cao1份、cuo2份、钡锂合金2份、活性炭3份，各组分混合均匀后经湿法造纸成型工艺制得玻璃纤维纸3。

步骤四，抽真空：对完成步骤三的管材采用真空包装机对保温层进行抽真空并密封包装，得到真空度为50pa的保温层。

步骤五，外层涂胶：对步骤四得到的管材表面喷涂pe类热熔胶。

步骤六，包覆保护层5：对完成步骤五的管材包覆保护层5，具体为通过牵引管与工作层1固定连接，牵引管依靠牵引机带动完成步骤五的管材穿过第二挤出机的模头，保护层5从第二挤出机上挤出、定径套定径、喷淋箱冷却，得到包覆在管材上的3mm厚度的保护层5，冷却成型即得到复合保温管；在该步骤中第二挤出机温度为190℃，第二挤出机速率为0.8m/min，保护层5采用的原料与工作层1采用的原料相同。

本实施例一的原理在于：

本实施例一通过抽真空的方式使得带玻璃纤维的保温层具备50pa的真空度，而真空度的存在可以减少热对流，使得保温层的导热系数能够降低至0.015w/(m.k)(见下表保温层导热系数的测定情况表)，相比于现有技术中的导热系数为0.024w/(m.k)，大大降低了保温层的导热系数，进而能更加符合严寒环境下对保温复合管的保温需求，降低严寒环境下长距离输水中保温复合管内水结冰的概率。

本实施例一中的保温层，因玻璃纤维纸3本身具有均匀的多孔网状结构，且玻璃纤维纸3交叉缠绕，使得保温层的机械强度更好、抗压能力更强，因而使用寿命更长。

此外，在保证保温层的导热系数低于现有技术的同时，还极大地降低了保温层的厚度(本实施例一的工作层1直径为250mm，而其保温层厚度仅为5.3mm，现有技术中，工作层1直径超过100mm所需要的保温层厚度需要25mm)，降低了保温复合管的施工难度。

在本实施例一中，铝箔内层2和铝箔外层4具有阻隔空气、反射热辐射的能力，进一步增强保温层的保温性能，使得保温层的使用寿命更长，保温效果更好。

在测试前，根据gb/t10294-2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》的规定制作平板状的保温层，具体为平板状的保温层上下两面均为铝箔，也即模拟保温层的铝箔内层2和铝箔外层4，而平板状的保温层中部的玻璃纤维纸3，则采用交叉摆放的方式模拟保温复合管中的交叉缠绕的玻璃纤维纸中层，然后模拟步骤四对保温层抽真空，使得保温层的真空度达到50pa。

采用上述方法制得的板状的保温层共10块样品，然后根据gb/t10294-2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》采用双试件装置对保温层的导热系数进行测试，10块保温层样品共能测试5次(因采用双试件装置测试时，每次测试需要用到两块保温层样品)，测试时采用计量面积为0.045㎡的加热单元，测试时记录下热面温度、冷面温度、加热器功率和样品厚度，再根据如下公式计算保温层的导热系数(计算得到的导热系数在下表最后一列体现)：

其中，λ为导热系数，ф为加热单元计量部分的平均加热功率，d为试件平均厚度；a为计量面积；t1为试件热面温度平均值；t2为冷面温度平均值。

以下为保温层导热系数的测定情况表：

实施例二

结合图3，实施例二与实施例一的不同在于实施例二做了如下改动：

在实施例一的步骤三和步骤四之间还包括步骤a，步骤a为半成品收卷：将完成步骤三的管材切断并收卷成盘。

对应的在步骤五的外层涂胶时，需要先对收卷的带保温层的管材进行放卷，放卷后再对保温层表面涂热熔胶。

采用本实施例二时，能够在保温层完成后将管材切断并收卷，便于带保温层的管材的保存，符合目前工厂的实际生产需求，在需要对管材进行抽真空、外层涂胶和包覆保护层时，再取用该收卷的带保温层的管材进行继续加工。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。