专利名称：高强度塑料缠绕管的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种改进的塑料缠绕管，用于介质的输送，多适用于给、排水，也适用 于矿山、钢铁厂、热电厂、化工厂、油田中各种酸液、碱液、原油、成品油、尾矿泥浆、水 煤浆、电厂排灰、排渣等的输送。
技术背景塑料管材因重量轻、耐腐、流阻小、施工方便、使用寿命长等一系列优越性能，正逐步替 代铸铁管、水泥管、陶瓷管等传统管材，挤出管多为小直径塑料管，缠绕管适宜做成大直径 塑料管。塑料缠绕管由缠绕型材螺旋缠绕构成，缠绕型材间相互熔融粘接，现有的缠绕型材多为中 空型材，致使缠绕管的强度不够高，尤其是环刚度，管材在内压作用下，所受的环应力比拉 应力大，使得材料的强度在耐压性能方面没有得到充分的发挥，因此，缠绕管的强度有待于 不断的提高。 实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种改进的塑料缠绕管，强度高，尤其是环刚度高。本实用新型所述的高强度塑料缠绕管，由缠绕型材螺旋缠绕构成，缠绕型材间相互熔融 粘接，其缠绕型材为实心塑料型材，其中复合功能材料。缠绕型材的横截面可以呈适宜的任意形状，可为规则形状，也可为不规则形状，如有正 方形、矩形、平行四边形、菱形、梯形、三角形、椭圆形和圆形等。采用实心塑料型材进行缠绕制作缠绕管，可明显提高缠绕管的强度，尤其是环刚度。其 中的功能材料可相应地进一步改善缠绕管的相应性能，如增强材料、耐磨材料、阻燃材料和 抗静电材料等，可以单独添加复合，也可以混合添加复合，提高综合性能。本实用新型中实心塑料型材可以选用超高分子量(分子量等于或大于1.5乂106)聚乙烯型材，其中可复 合增强材料或耐磨材料或两者都有。增强材料为适宜的多种强度增强材料，优选纤维材料， 包括长纤维和短纤维，或包括无机纤维、有机纤维、天然纤维和金属纤维，具体有玻璃纤维、 硅酸铝纤维、碳/石墨纤维、芳纶纤维、硼纤维、陶瓷纤维、热塑性聚酯纤维、聚酰胺纤维、
超高分孑量聚丙烯纤维、聚亚苯基来并二噁唑纤维、剑麻纤维和不锈钢纤维等，纤维沿缠绕 型材纵向取向分布，更有利于提高环刚度。纤维沿缠绕型材轴线的螺旋方向取向分布的方式有A、 缠绕型材通过牵引拉伸或多级牵引拉伸使增强材料沿缠绕型材纵向取向分布(即缠绕 后增强材料沿缠绕管轴线的螺旋方向取向分布)；B、 在模具模头的出口端或定型区的前端，设置网孔或梳理部件，如钢丝网、钢板网和梳 板等，当复合有增强材料的缠绕型材物料经过网孔时自动被梳理、排序整理，使增强材料沿 缠绕型材的纵向取向分布；C、调整挤出机机头的挤出和牵引速度，通过较高的机头挤出速度，使增强材料沿缠绕型 材的纵向取向分布；D、调整挤出模头的压缩比，通过加大挤出模头的压缩比，可强化增强纤维沿挤出方向舒 展排列，使增强材料沿缠绕型材的纵向取向分布。耐磨材料可以为耐磨散料，有粉料、颗粒料，如玻璃微珠、滑石粉、硅微粉或硅砂等， 还可以为耐磨纤维，如耐磨碳纤维等。实心塑料型材也可以由内芯和外层复合构成，在内芯中复合有增强材料。根据缠绕管的性能要求，内芯中还可以复合阻燃材料，外层中复合有增强材料、阻燃材 料和抗静电材料。与上同理，增强材料选用纤维材料，沿缠绕型材轴线的螺旋方向取向分布。缠绕材料间可以通过熔接材料熔融粘接，进一步增强连接性能，改善整体强度。熔接材 料中也可以复合沿髙强度塑料缠绕管轴线的螺旋方向取向分布的增强材料，增强材料选用纤 维材料，优选长纤维，如无捻纱等，对增强强度效果显著。熔接材料中还可以复合有耐磨材 料。对于超高分子量聚乙烯管材，熔接材料可选用高密度聚乙烯；对于其它的塑料，熔接材 料可选用相应的塑料材料。缠绕管可由缠绕型材缠绕一层或两层或多层构成，最多可达50层，根据缠绕管直径、管 壁厚度和所需强度等因素确定，保证强度，各层的缠绕型材可整齐矩阵排列，也可以错位排 列，也可以为对称的镜像排列等，各层的缠绕管横截面可以相同，也可以不同。同样，各缠 绕型材间可直接熔接，也可以通过熔接材料熔融连接。实际生产中，可在缠绕成型机上用复合有增强材料的缠绕型材，即由挤出机挤出的塑料 型材(横截面形状由挤出机挤出口的横截面形状决定)，由缠绕机将表面熔融的缠绕型材叠压 缠绕，或叠压缠绕的同时将熔接材料施加于缠绕型材的间隙中，连续缠绕，在加工过程中熔
融复合定型，可绕制单层缠绕管，也可绕制多层缠绕管，最后通过旋转滚压装置对缠绕管外 壁进行滚压，使缠绕管外壁规整、圆滑、密实绕制多层缠绕管时，可配用多挤出头挤出机挤 制， 一次同时挤出多条缠绕型材，也可配用多台缠绕型材挤出机，多台挤出机同时连续挤出 多条缠绕型材， 一次绕制多层缠绕管。选用不同的塑料材质，可制作相应的PE、 PP、 PVC、 PET、尼龙等塑料缠绕管，超高分子量聚乙烯缠绕管在强腐蚀和高磨损条件下使用寿命是钢 管的6 10倍，性能更加优异。缠绕管的直径适宜范围为300 6000mm。在材质中添加阻燃 和抗静电材料，可获得具有良好的阻燃和抗静电性能的缠绕管，从而可使缠绕管能够安全地 适用于矿山、煤粉和化工厂等粉尘高和易于引发爆炸的场合。如上所述，本实用新型采用了实心缠绕型材进行制作，增强材料增强了缠绕型材的拉伸 强度和弹性模量，并且在缠绕过程中，形成的型材拉伸使增强材料和聚合物的大分子沿管材 环向高度取向，使管材环应力和环刚度大幅度提高，超高分子量聚乙烯还具有更高的抗冲击 性和较高的屈服强度。广泛适用于给、排水输送以及矿山、钢铁厂、热电厂、化工厂、油田 中各种酸液、碱液、原油、成品油、尾矿泥浆、水煤浆、电厂排灰、排渣等的输送。
图l、本实用新型实施例l整体及局部放大结构示意图。 图2—31、本实用新型实施例2—31缠绕管管壁纵截面结构示意图。 图32、本实用新型实施例32整体及局部放大结构示意图。 图33、由内芯和外层复合构成的缠绕型材横截面结构示意图。 图34—43、本实用新型实施例33—42缠绕管管壁纵截面结构示意图。 图44一47、本实用新型实施例43—46缠绕管管壁纵截面结构示意图。 图48—49、本实用新型实施例47—48缠绕管管壁纵截面结构示意图。 图中1、超高分子量聚乙烯缠绕管的外表面2、超高分子量聚乙烯缠绕管的内表面 3、超高分子量聚乙烯型材 4、增强材料5、耐磨材料6、熔接材料7、塑料缠绕 管的外表面8、塑料缠绕管的内表面9、型材内芯 10、型材外层 11、缠绕型材 12、阻燃材料13、抗静电材料14、缠绕型材相邻侧壁 15、缠绕管表面 16、 19、 20、 21、 22、 23、 24、 25、缠绕型材 17、长纤维束 18、短纤维。
具体实施方式
结合上述实施例附图对本实用新型作进一步说明。 针对各附图对应的结构分别进行描述如下图1所示的是增强型超高分子量聚乙烯缠绕管的结构状况，由超高分子量聚乙烯型材3
缠绕，缠绕后形成增强型超高分子量聚乙烯缠绕管的外表面1和内表面2。图2、 3、 4所示的是缠绕型材缠绕一层的缠绕管结构状况，缠绕型材规则排列，相邻侧壁熔融互接、压贴复合为一体，缠绕型材中复合有增强材料4和耐磨材料5。图5、 6、 7所示的是缠绕型材缠绕一层的缠绕管结构状况，缠绕型材规则排列，相邻侧 壁间有熔接材料6，通过熔接材料6熔接复合为一体。图8、 9、 IO所示的是缠绕型材缠绕三层的缠绕管结构状况，缠绕型材规则排列，相邻表 面间熔融互接、压贴复合为一体。图ll、 12、 13所示的是缠绕型材缠绕三层的缠绕管结构状况，缠绕型材规则排列，相邻 表面间施加有熔接材料6，熔融粘接复合为一体。图14、 15、 16所示的是缠绕型材缠绕一层的缠绕管结构状况，缠绕型材规则排列，相邻 侧壁熔融互接、压贴复合为一体。图17、 18、 19所示的是缠绕型材缠绕一层的缠绕管结构状况，缠绕型材规则排列，相邻 侧壁间有熔接材料6，通过熔接材料6熔接复合为一体。图20、 21、 22所示的是缠绕型材缠绕三层的缠绕管结构状况，缠绕型材镜像排列，相邻 表面间熔融互接、压贴复合为一体。图23、 24、 25所示的是缠绕型材缠绕三层的缠绕管结构状况，缠绕型材镜像排列，相邻 表面间施加有熔接材料6，熔融粘接复合为一体。图26、 27、 28所示的是缠绕型材缠绕三层的缠绕管结构状况，缠绕型材相间错位排列， 相邻表面间熔融互接、压贴复合为一体。图29、 30、 31所示的是缠绕型材缠绕三层的缠绕管结构状况，缠绕型材相间错位排列， 邻表面间施加熔接材料6，熔融粘接复合为一体。图32所示的是大口径高强度塑料缠绕管的结构状况，由塑料缠绕型材ll缠绕，缠绕后 形成大口径高强度塑料缠绕管的外表面7和内表面8。塑料缠绕型材ll由型材内芯9和型材 外层IO构成。图33所示是缠绕型材由型材内芯9和外层10复合构成，型材外层10中复合有增强材料 4、阻燃材料12和抗静电材料13;型材内芯9中也复合有增强材料和阻燃材料。图34所示的是缠绕型材缠绕一层的缠绕管结构状况，缠绕型材规则排列，相邻侧壁14 处熔融互接，压贴复合为一体，型材内芯中复合有增强材料12。图35所示的是缠绕型材缠绕一层的缠绕管结构状况，缠绕型材规则排列，相邻側壁与表 面15间施加有熔接材料6，熔融粘结复合构成一体，型材内芯和熔接材料6中都复合有增
强材料。图36所示的是缠绕型材缠绕三层的缠绕管结构状况，缠绕型材规则排列，缠绕型材相邻 侧壁14处熔融互接，压贴复合为一体。型材内芯中复合有增强材料。图37所示的是缠绕型材缠绕三层的缠绕管结构状况，缠绕型材规则排列，相邻侧壁与表 面间施加有熔接材料6,熔融粘结复合构成一体。型材内芯和熔接材料中都复合有增强材料4。图38所示的是缠绕型材缠绕一层的缠绕管结构状况，缠绕型材规则排列，相邻侧壁14 处熔融互接，压贴复合为一体。型材内芯中复合有增强材料4。图39所示的是缠绕型材缠绕一层的缠绕管结构状况，缠绕型材规则排列，相邻侧壁14 与表面15间施加有熔接材料6，熔融粘结，压贴复合为一体。型材内芯和熔接材料6中复合 有增强材料4。图40所示的是缠绕型材缠绕三层的缠绕管结构状况，缠绕型材镜像排列，相邻侧壁14 处熔融互接，压贴复合为一体。型材内芯中复合有增强材料4。图41所示的是缠绕型材缠绕三层的缠绕管结构状况，缠绕型材镜像排列，相邻侧壁与表 面15间施加熔接材料，熔融粘接压贴复合为一体。型材内芯和熔接材料中复合有增强材料4。图42所示的是缠绕型材缠绕三层的缠绕管结构状况，缠绕型材相间错位排列，相邻侧壁 14处熔融互接，压贴复合为一体。型材内芯中复合有增强材料4。图43所示的是缠绕型材缠绕三层的缠绕管结构状况，缠绕型材相间错位排列，相邻侧壁 与表面15间施加有熔接材料6，熔融粘接，压贴复合为一体。型材内芯和熔接材料中都复合 有增强材料4。图44所示的是缠绕型材缠绕一层的缠绕管结构状况，缠绕型材16横截面呈椭圆形，规 则排列，相邻侧壁熔融互接，压贴复合为一体。缠绕型材16和熔接材料6中都复合有长纤维 束17作为增强材料。图45所示的是缠绕型材缠绕一层的缠绕管结构状况，缠绕型材16横截面呈椭圆形，规 则排列，相邻侧壁及与表面间施加有熔接材料6，熔融粘结，压贴复合为一体。缠绕型材16 中复合有长纤维束17作为增强材料，熔接材料6中复合有短纤维18作为增强材料。图46所示的是缠绕型材缠绕九层的缠绕管结构状况，缠绕型材19横截面呈椭圆形，缠 绕型材19相间错位排列，相邻侧壁及与表面间施加有熔接材料6,熔融粘结压贴复合为一体。 缠绕型材19中复合有短纤维18作为增强材料，熔接材料6中复合有长纤维束17作为增强材 料。图47所示的是缠绕型材缠绕四层的缠绕管结构状况，缠绕型材20横截面呈椭圆形，缠绕型材20相间错位排列，相邻側壁及与表面间施加有熔接材料6,熔融粘结，压贴复合为一体。缠绕型材20和熔接材料6中均复合有长纤维束17和短纤维18作为增强材料。图48所示的是缠绕型材缠绕四层的缠绕管结构状况，缠绕型材21、 22横截面分别呈梯形 和椭圆形，相邻侧壁及与表面间施加有熔接材料6，熔融粘结，压贴复合为一体。缠绕型材 21、 22中复合有短纤维18作为增强材料，熔接材料6中复合长纤维束17和短纤维18作为增 强材料。图49图所示的是缠绕型材缠绕五层的缠绕管结构状况，缠绕型材23、 24、 25横截面分别 呈长方形、椭圆形和平行四边形，相邻侧壁及与表面间施加有熔接材料，熔融粘结，压贴复 合为一体。缠绕型材23、 24、 25中复合有短纤维18作为增强材料，熔接材料6中复合长纤 维束17作为增强材料。
权利要求1、一种高强度塑料缠绕管，由缠绕型材螺旋缠绕构成，缠绕型材间相互熔融粘接，其特征在于缠绕型材为实心塑料型材，其中复合有功能材料。
2、 根据权利要求l所述的高强度塑料缠绕管，其特征在于实心塑料型材为超高分子量聚 乙烯型材，其中复合有功能材料，功能材料为增强材料或/和耐磨材料。
3、 根据权利要求2所述的高强度塑料缠绕管，其特征在于增强材料为纤维材料，沿缠绕 型材纵向取向分布。
4、 根据权利要求2所述的高强度塑料缠绕管，其特征在于耐磨材料为耐磨散料或/和耐磨 纤维。
5、 根据权利要求l所述的高强度塑料缠绕管，其特征在于实心塑料型材由内芯和外层复 合构成，内芯中复合有功能材料，功能材料为增强材料。
6、 根据权利要求5所述的高强度塑料缠绕管，其特征在于内芯中复合有阻燃材料，外层 中复合有增强材料、阻燃材料和抗静电材料。
7、 根据权利要求6所述的高强度塑料缠绕管，其特征在于增强材料为纤维材料，沿缠绕 型材纵向取向分布。
8、 根据权利要求1所述的高强度塑料缠绕管，其特征在于缠绕材料间通过熔接材料熔融 粘接。
9、 根据权利要求8所述的高强度塑料缠绕管，其特征在于熔接材料中复合有沿高强度塑 料缠绕管轴线的螺旋方向取向分布的增强材料。
10、根据权利要求l一9任一权利要求所述的高强度塑料缠绕管，其特征在于缠绕型材缠 绕有1~50层。
专利摘要本实用新型涉及一种高强度塑料缠绕管，由缠绕型材螺旋缠绕构成，缠绕型材间相互熔融粘接，其缠绕型材为实心塑料型材，其中复合有功能材料，如增强材料、耐磨材料、阻燃材料和抗静电材料等，功能材料相应地进一步改善缠绕管的相应性能。本实用新型采用实心缠绕型材进行制作，并通过增强材料增强了缠绕型材的拉伸强度和弹性模量，又在缠绕过程中，形成的型材拉伸使增强材料和聚合物的大分子沿管材环向高度取向，使管材环应力和环刚度大幅度提高，超高分子量聚乙烯还具有更高的抗冲击性和较高的屈服强度，广泛适用于给、排水输送以及矿山、钢铁厂、热电厂、化工厂、油田中各种酸液、碱液、原油、成品油、尾矿泥浆、水煤浆、电厂排灰、排渣等的输送。
文档编号F16L9/16GK201014065SQ20072013947
公开日2008年1月30日 申请日期2007年2月12日 优先权日2007年1月19日
发明者研 李, 李寿山 申请人:李寿山