专利名称：玻璃钢增强塑料管及制造方法
技术领域：
本发明涉及一种玻璃钢和塑料管(PVC/PE/PP)结合的增强型管道结构和制造方 法
背景技术：
玻璃钢管主要用于电缆保护，也可以用于路政、通信、给排水管道。通信管网采用PVC(即聚氯乙烯塑料)蜂窝或者梅花小口径管、PE(聚乙烯)波纹管。城市地下管网中PVC 和PE各种口径管都在运用，PE管道主要应用于饮用水输送系统、天然气输送系统、灌溉系 统、排污和排水系统；PP管道在给排水管道中广泛运用。PVC又可分为硬聚氯乙烯(PVC-U) 和氯化聚氯乙烯(PVC-C) ；PP可以分为PP-H(均聚聚丙烯)、PP-B(嵌段共聚聚丙烯)和 PP-R(无规共聚聚丙烯)；PVC/PE/PP管在本文中统称塑料管。通信管网运用中，以上几种管材存在这些问题PVC/PE管道常作为光缆电缆保 护，由于强度不够和受到化学酸土影响，经常被破坏。玻璃钢管韧性优良，强度和钢管强度 相当，具有耐腐蚀、质轻、使用寿命长的优点，但由玻璃长纤维缠绕形成，表面树脂涂层很难 做到完全均勻，也就难以避免内壁某些地方出现玻纤或者夹砂形成的毛刺，用于光缆保护 时，这些毛刺可能刺穿光缆，造成光信号传送误码。城市地下管网中以上几种管材存在这些问题添加剂融水有毒的PVC管不能用做 给水饮用管；PVC管强度不够，在有压环境中应用时，大口径管会出现负压抽扁和正压破裂 的情况。PE管耐热性较低，承压能力低，易造成渗漏、变形等。PP管在明装和室外地埋施工 时，由于机械性能不能达到钢管要求，也常常出现爆管和被破坏情况。在给排水管道中用玻 璃钢自来水压力管时，管内壁表面树脂涂层很难做到完全均勻，由于大量水流长期冲刷，管 道在长期使用条件下，管壁出现明显分层、纤维拉伸破坏、脱落、断裂或截面屈曲等现象，给 安全带来巨大隐患。为了改善这些缺点，达到管道坚固、耐腐蚀、耐冲刷的目的，出现了很多新型管材 将需要加固防腐的钢质管道进行表面处理，做成涂塑钢管；中国专利文献CN1904447号所 公开的“一种耐压管材”，其由PVC管、内加固装置和外加固装置组成，其中，内加固装置为 纤维铺设在管道内，外加固装置为环状体环绕在管子外围；中国专利文献CN101476654所 公开的“PVC管加固结构”则是用PVC包裹其中作为加固元件填充的金属网格；还有通过 在PVC/PE材质中添加玻璃纤维来增强管道性能的，这些做法效果不尽人意。内外加固会出 现分层情况；添加金属会增加成本和管重，并且金属有极性，在某些情况，比如有电信号、内 容物为化学物品时有安全隐患；PVC/PE材质中添加玻璃纤维的方法，强度增加、非常有限， 而且依然不能解决毛刺现象、以及水流长期冲刷作用下纤维脱落脱层现象。中国专利文献 CN201383023Y “复合结构玻璃钢通信光缆电缆保护管”发明内容提出了玻璃钢和PVC复合 结构的通信光缆电缆管，但其在生产和制作是用粘接或者机械固件来复合为一体，这种制 作方法使产品内外紧固性不够，一体化程度不够理想。
发明内容
本发明提供一种玻璃钢增强塑料管，其目的在于解决现有技术存在的上述诸多问题。本发明提出的玻璃钢增强塑料管是由塑料内模管和玻璃钢增强层组成，所述玻璃 钢增强层是采用生产玻璃钢管的缠绕技术缠绕在塑料内模管上而获得。所述塑料内模管是 现有普通的PVC管、PE管或PP管。内模管可以为单孔管形式，可以是由多根单孔塑料管捆 扎之后形成的组合多孔管形式，也可以是现成的多孔塑料管(如PVC蜂窝管、梅花管)。玻璃钢增强塑料管制作方法是以塑料管作为内模管，在塑料内模管外采用玻璃钢 管生产的缠绕技术用混合不饱和聚酯树脂或环氧树脂的玻璃纤维丝缠绕形成缠绕层，在缠 绕层外敷不饱和聚酯树脂外保护层，缠绕层和外保护层两者一起构成玻璃钢增强层；再用 薄膜胶带缠绕做表面休整，使整个管的外表面平整；随后用常温固化或者用红外线固化，即 形成玻璃钢增强塑料管。在制作中，缠绕层的厚度取决于管道设计的强度和刚度的综合，缠 绕层的树脂含量一般为35%左右，常温固化的时间为48小时左右，若用用红外线固化，则 一般在5分钟左右，温度一般控制在350°C以下。本发明的缠绕层可以缠绕一层，也可以有至少两层，在它们之间制备有夹砂层，夹 砂层材料采用无碱玻璃纤维无捻粗砂FC或者中碱玻璃纤维无捻粗砂CC，或采用30%的石 英砂。玻璃钢增强层部分的制造的技术标准参照中华人民共和国建材行业标准JC/ T988-2006《电缆用玻璃钢保护管》要求，采用不饱和聚酯树脂，其树脂标准参照GB/T8237、 无碱玻璃纤维无捻粗纱来制造。制成标准参照GB/T21238-2007《玻璃纤维增强塑料夹砂 管》。在传统玻璃钢保护管制作中是将玻璃钢管壁结构从内到外分别为玻璃钢内衬层、玻 璃钢次内衬层、玻璃钢缠绕层、玻璃钢外部保护层。玻璃钢内衬层、玻璃钢次内衬层起防腐、 防渗作用，缠绕层担负起管道的强度和刚度作用，外保护层起抗老化、防腐蚀、抗日晒的作 用。为了制作玻璃钢保护管还需要有钢制芯模模具，制作流程中包含了一个管道缠绕成型 和脱模的程序。而在本发明中则将现有的塑料管作为内模管，即直接作为内衬材料的芯模，其作 为最后组成部分在管道固化后不从制品中取出，作用主要是形成致密的内膜层，避免玻璃 纤维受到内容物冲刷后分层脱的情况和玻璃纤维内表面不规则矗起刺伤内放光纤的。以浸 有纤维缠绕成型树脂胶液(其胶液为不饱和聚酯树脂)的连续玻璃钢长纤维通过缠绕机进 行往复交叉缠绕和环向缠绕到塑料内模管上，即把塑料内模管直接作为了原有玻璃保护管 的内衬层和次内衬层，减少了树脂用量，玻璃钢增强层的其它制作方法与玻璃钢管的制作 方法一样，但是不再有原有制作工艺中脱模流程。另外，在塑料内模管上制作做玻璃钢增强层时，可将玻璃钢增强层做成含三层及 更多层结构的玻璃钢夹砂管结构。玻璃钢增强层包括缠绕层和外保护层。缠绕层可以包 括内缠绕层和外缠绕层，即至少两层，缠绕层之间可制备夹砂层，夹砂材料可为无碱玻璃纤 维无捻粗砂(FC)或者中碱玻璃纤维无捻粗砂(CC)，标准参照GB/T18369，也可为30%的石 英砂。外保护层采用不饱和聚酯树脂。工艺中用到的无碱玻璃纤维表面毡兜砂布标准参照 GB/T18370。采用这种夹砂层结构，可以在保证管的强度硬度的前提下，减少树脂和玻璃纤 维用量，节约成本，增强硬度。在管道表面形成一层密实、光滑、坚硬的外壳，能有效提高管道的抗压、抗冲击、耐腐蚀能力，大大提高管道使用寿命。本发明这种把塑料内模管作为模芯，由浸有纤维缠绕成型树脂胶液的连续玻璃钢 长纤维直接往复缠绕到塑料内模管外，或者还在其中设置三到多层夹砂层，形成玻璃钢增 强塑料管的制作方法，也可用来制造玻璃钢增强塑料管的弯头、三通等管道连接配件。之所以分为三种塑料内模管是根据其用途不同来决定的。玻璃钢增强PVC管可以 用于通信领域作为光缆电缆保护管，由于这两种材料都没有极性，所以化学稳定性好，能耐 各种酸、碱腐蚀，耐寒、抗晒、耐磨损，使用寿命确保在50年以上；材料价格低廉，PVC内壁光 滑，能够避免单纯使用玻璃钢管的内壁毛刺刺穿光缆弊端。这种复合结构的管道强度与钢 管相当，价格远低于钢管，并且具有质轻、防腐、防盗的优势，适于深埋和外挂。玻璃钢增强 PVC管还可以用于城市地下管网排水管或者化工材料输送管。玻璃钢增强PE管和玻璃钢增 强PP管可以用于城市地下管网给排水和供气管，其内壁光滑致密，避免了玻璃纤维脱层脱 落现象。综上所述，本玻璃钢增强塑料(PVC/PE/PP)管通过采用玻璃纤维均勻反复网状缠 绕于塑料内模管的形式，使得内外结合力远强于以粘贴、机械固件紧固、挤压增强的方式， 这种管材优良机械性能、良好的防腐性能、耐磨性和韧弹性良好的特点特别适合需要深埋 和外裸的管道建设。
图1玻璃钢夹砂层工艺2玻璃钢增强塑料管单孔的截面结构示意图；图3玻璃钢增强梅花塑料管的截面结构示意图；图4玻璃钢增强蜂窝塑料管的截面结构示意5玻璃钢增强塑料管的剖面图；图6玻璃钢夹砂增强塑料管的剖面具体实施例方式以下以制作(内径为IlOmm玻璃钢通信管为例)详细举例说明玻璃钢增强塑料管 制作过程首先选用现有的PVC管，管径为110mm，厚度为2mm。将此PVC管套在直径为IOOmm 的钢模上，缝隙间用填充物塞紧。在PVC外表面刷一层树脂作为胶合剂，然后以PVC管作为 内模管(即模芯)，通过玻璃钢缠绕设备按照设定厚度5mm反复缠绕，其间可以制作1-3层 夹砂层，也可以全部用均勻混合了树脂的玻璃纤维丝湿法缠绕。达到指定厚度后进行表面 覆膜平整修订，之后常温固化的时间为48小时左右，或用红外线固化5分钟左右，温度控制 在350°C以下，使玻璃钢缠绕层及夹砂层完全和内模芯的PVC管层形成致密的一体，由于玻 璃纤维丝是直接缠绕在作为内膜芯的PVC上的，故制成的玻璃钢通信管可以直接轻松退出 钢模，不用原来的脱模机脱模程序。制作夹砂层的工艺为图1所示兜砂布卷曲装置4送出兜砂布后，兜砂布6通过 水平支架5沿水平方向向上移动一段距离，在兜砂布卷曲装置4出口沿兜砂布的水平移动 方向顺序设置加料装置1和树脂添加装置2，石英砂通过加料装置1撒到兜砂布6的表面，并形成一定厚度的石英砂层，然后树脂添加装置2把一定量的树脂加到石英砂层的表面， 渗透到石英砂层中，最终由石英砂层、树脂、和兜砂布构成的夹砂层就做好了，在套设有用 PVC/PE/PP等塑料内模管3的带动下，缠绕在玻璃钢基体上，外缠绕层的外表面再敷外保护层。采用上述制备方法获得的形成的玻璃钢增强塑料管的截面结构示意如图2，其由 塑料内模管3和玻璃钢增强层7组成，玻璃钢增强层7缠绕在塑料内模管3上。塑料内模 管3是现有普通的PVC管，为单孔管形式。参见图3和图4，塑料内模管3也可以采用PVC 蜂窝管或梅花管等形式，或者采用由多根单孔塑料管捆扎之后形成的组合多孔管形式。参见图5，玻璃钢增强层7可以具有一层缠绕层71，外表面敷外保护层73。参见图6，玻璃钢增强层7也可以采用由两层缠绕层71夹一层夹砂层72，外表面 再敷外保护层73的结构形式。最后应当说明的是以上实施例仅用于说明本发明的技术方案 而非对其限制，尤 其是夹砂层制造工艺可以采用不同机械设备来进行。
权利要求
一种玻璃钢增强塑料管，其特征在于所述管是由塑料内模管和玻璃钢增强层组成，所述玻璃钢增强层是采用生产玻璃钢管的缠绕技术将玻璃纤维缠绕在塑料内模管上而获得；所述塑料内模管是单孔管、多孔管或者由多根单孔管捆扎形成的组合多孔管。
2.根据权利要求1所述的玻璃钢增强塑料管，其特征在于所述塑料内模管采用PVC 管、PE管或PP管。
3.根据权利要求1或2所述的玻璃钢增强塑料管，其特征在于所述玻璃钢增强层具 有缠绕层和外保护层，所述缠绕层由玻璃纤维丝和不饱和聚酯树脂或环氧树脂均勻混合后 通过缠绕工艺缠绕在塑料内模管上而形成，所述外保护层覆盖在缠绕层的表面，采用不饱 和聚酯树脂材料。
4.根据权利要求3所述的玻璃钢增强塑料管，其特征在于所述缠绕层包括至少两层， 在缠绕层之间还制备有夹砂层，形成玻璃钢夹砂管形式；所述夹砂层采用无碱玻璃纤维无 捻粗砂FC或者中碱玻璃纤维无捻粗砂CC，或采用30%的石英砂。
5.权利要求4所述的玻璃钢增强塑料管的制造方法，其特征在于所述方法是以塑料 管作为内模管，塑料内模管为单孔、多孔或组合多孔的塑料管，在塑料内模管外采用玻璃钢 管生产的缠绕技术用混合不饱和聚酯树脂或环氧树脂的玻璃纤维丝缠绕形成缠绕层，在缠 绕层外敷不饱和聚酯树脂外保护层，缠绕层和外保护层两者一起构成玻璃钢增强层；再用 薄膜胶带缠绕做表面休整，使整个管的外表面平整；随后用常温固化或者用红外线固化，即 形成玻璃钢增强塑料管。
全文摘要
本发明一种玻璃钢增强塑料管，其是由塑料内模管和玻璃钢增强层组成，所述玻璃钢增强层是采用生产玻璃钢管的缠绕技术缠绕在塑料内模管上而获得。所述塑料内模管是现有普通的PVC管、PE管或PP管。内模管可以为单孔管形式，或是由多根单孔塑料管捆扎之后形成的组合多孔管形式，也可以是现成的多孔塑料管(如PVC蜂窝管、梅花管)。本玻璃钢增强塑料通过采用玻璃纤维均匀反复网状缠绕于塑料内模管的形式，使得内外结合力远强于以粘贴、机械固件紧固、挤压增强的方式，这种管材优良机械性能、良好的防腐性能、耐磨性和韧弹性良好的特点特别适合需要深埋和外裸的管道建设。
文档编号F16L9/133GK101832430SQ20101018507
公开日2010年9月15日 申请日期2010年5月28日 优先权日2010年5月28日
发明者江浩 申请人:江浩