專利名稱：一種復合鋼帶及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種復合鋼帶的結構及制造方法，該種鋼帶用于生產鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管等產品，屬于鋼塑復合管道技術領域。
背景技術：
鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管具有質輕、環剛度高、耐腐蝕等優點，在市政排水、排污管道中應用越來越廣泛，CJ/T 225-2011《埋地排水用鋼帶增強聚乙烯(PE)螺旋波紋管》 中規定了管體結構。申請號為 200410076972. 7、200810236907. 2、ZL 200720080551.9、 ZL200420058997. 8的中國專利中公開了用于鋼塑復合管的復合鋼帶的結構和制造方法，鋼帶經過清洗、發藍、加熱等處理后，在擠出機中涂覆粘接樹脂，形成復合鋼帶。復合鋼帶最終用于生產鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管，因粘接樹脂與聚乙烯的化學結構差異小，兩者在生產過程中熔合為一體，實現了鋼帶和聚乙烯的粘接。粘接樹脂一般為馬來酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸等單體與烯烴的共聚物，共聚方式包括接枝共聚、嵌段共聚或無規共聚。在鋼塑復合管中，鋼帶和粘接樹脂之間粘接強度的高低以及粘接層耐熱、耐水、耐候、耐交變應力等性能的好壞，直接影響管道的整體力學性能和使用壽命。實際應用表明，在擠出機中直接涂覆粘接樹脂的復合鋼帶，粘接樹脂與鋼帶的粘接效果極不理想。不僅粘接力偏小，而且在大氣、水、交變應力的作用下失效的情況屢屢發生，嚴重影響了鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管的質量和壽命。通過在鋼帶上打孔的方式，雖然鋼帶兩側的粘接樹脂可通過孔口融合成一體，但大部分沒有孔口的區域仍易發生失效。造成這種嚴重缺陷的原因主要有三個方面，首先，粘接樹脂與鋼帶表面為物理粘接，結合力小；其次，鋼帶表面光滑平整，粗糙度不夠；最后，粘接樹脂在鋼帶上涂覆的過程中沒有施加外部壓力。
發明內容
本發明的目的在于克服現有鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管中鋼帶與粘接樹脂之間粘接力小，容易失效的不足，提供一種粘接力強，耐熱、耐水、耐候、耐交變應力優異的新型結構復合鋼帶；本發明的另一個目的是提供上述新型復合鋼帶的生產方法。本發明所述復合鋼帶，從內到外依次由鋼帶、環氧固化層和包覆在外的聚烯烴粘接樹脂組成。鋼帶材質為碳鋼、合金鋼或不銹鋼，橫截面為平直形、Q形、U形或拱形形狀，厚度
0.Imm 5mm,寬度20_ 1000mm。鋼帶表面粗糙，錨紋深度達到5 u m 280 u m。環氧固化層是液體環氧涂料或環氧粉末涂料固化所形成，厚度為8 ii m 300 ii m。聚烯烴粘接樹脂厚度為50 ii m 3000 u m,其化學成分是馬來酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、縮水甘油酯之類的單體與烯烴的共聚物，或者是該類共聚物與聚烯烴的共混物，共聚方式包括接枝共聚、嵌段共聚或無規共聚。本發明提供的新型復合鋼帶的生產方法，包括以下步驟
a.對鋼帶表面進行處理，去除鋼帶表面的氧化層、雜質、焊渣及毛刺，使處理完的鋼帶表面錨紋深度達到5 ii m 280 V- m ；
b.在鋼帶表面噴涂、浸涂或刷涂環氧粉末涂料或液體環氧涂料；
c.在環氧涂料固化過程中，使鋼帶通過擠出機進行聚烯烴粘接樹脂的涂覆；
d.涂覆完聚烯烴粘接樹脂的鋼帶從壓輥之間通過，壓輥對聚烯烴粘接樹脂施加垂直于鋼帶表面的壓力。每個步驟由單獨的設備完成，全部設備依次串列成為生產線。鋼帶連續通過生產線，制造出復合鋼帶。對于斷面形狀不同的復合鋼帶，以上生產方法、設備基本不變，只需將擠出機涂覆口模、壓輥等工裝的形狀作相應調整，使之匹配。所述壓輥可以是金屬輥、塑料輥或橡膠輥等多種類型，內部可通水或油進行冷卻。 可使用成對壓輥，壓輥兩端軸承座通過彈簧、氣缸、水缸、油缸元件與基座連接，彈簧的回復力或氣缸、水缸、油缸的壓力使壓輥對聚烯烴粘接樹脂施加垂直于鋼帶表面的壓力。另一種替代方案是，采用成對橡膠壓輥，各對壓輥之間間隙小于復合鋼帶厚度，利用橡膠輥體的回彈對聚烯烴粘接樹脂施加垂直于鋼帶表面的壓力。還可以使用一組上下交錯排列的壓輥， 其中上輥和下輥至少各有一個，生產中復合鋼帶受力張緊時，壓輥可對聚烯烴粘接樹脂施加垂直于鋼帶表面的壓力。采用橡膠輥時，輥體外層是邵氏(A)硬度為20 90的耐高溫橡膠，橡膠層寬度大于鋼帶寬度20mm以上。采用以上方法生產的平直復合鋼帶，經軋制成為Q形、U形或拱形等橫截面形狀后用于生產鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管；先軋制成Q形、U形或拱形等橫截面形狀后再與環氧涂料和聚烯烴粘接樹脂復合的，則可直接用于生產鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管。本發明所述復合鋼帶及制造方法，具有如下有益效果
1.鋼帶經噴砂機、拋丸機、鋼絲刷輥等設備處理后，去除了鋼帶表面的氧化層、雜質、焊渣及毛刺等，鋼帶表面的粗糙度提高，表面活性增加，可大幅提高鋼帶與環氧涂料之間的附著力；
2.液體環氧涂料或環氧粉末涂料中含有大量的環氧基、羥基等活性基團，在自身固化的過程中，不僅與鋼帶和聚烯烴粘接樹脂表面形成物理粘接，還能發生化學反應，生成化學鍵，因而粘接強度、耐熱性、耐久性大大提高；
3.鋼帶從壓輥之間通過時，鋼帶兩面受到壓力，粘接效果進一步增強，特別是采用成對橡膠壓輥時，鋼帶包埋在兩個壓輥之間，不僅兩面受到壓力，兩側的邊緣也能受到橡膠層的擠壓，有利于粘接效果全面提聞;
4.與現有技術的復合鋼帶相比，本發明所述復合鋼帶的剝離強度提高了1-2倍，可達 200N/cm ;耐沸水泡煮的時間增加5-10倍，達到20h以上。5.該種鋼帶可用作鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管的加強鋼肋，當然也可以用于其他領域。
圖I是平直復合鋼帶的橫截面構造圖2是拱形復合鋼帶的橫截面構造圖3是復合鋼帶從一對橡膠壓輥間通過時受到橡膠擠壓的示意圖。圖4是復合鋼帶從一組上下交錯排列的壓輥間依次通過的示意圖。圖中I.鋼帶，2.環氧固化層，3.聚烯烴粘接劑，4.上橡膠壓輥，5.下橡膠壓輥。
具體實施例方式實施例I
復合鋼帶從內到外依次是鋼帶I、環氧固化層2和聚烯烴粘接樹脂3，鋼帶I材質為不銹鋼，橫截面為平直形，厚度0. Imm,寬度30mm，表面錨紋深度達到5 u m ;環氧固化層2是環氧粉末涂料固化所形成，厚度為8 u m ;聚烯烴粘接樹脂3厚度達到50 u m，其化學成分是丙烯酸與乙烯的嵌段共聚物。生產方法包括以下步驟1)用藥劑洗滌和高溫處理等方法除去鋼帶I表面的油脂和污垢等附著物；2)用電磁感應加熱方式對鋼帶I預熱，預熱溫度為80°C ；3)用噴砂機對鋼帶I表面進行處理，去除鋼帶I表面的氧化層、雜質、焊渣及毛刺；處理完的鋼帶I表面錨紋深度達到5 y m ;4)用壓縮空氣將鋼帶I表面附著的灰塵及磨料清掃干凈；5)用電磁感應加熱方式對鋼帶I預熱至195°C ；6)在鋼帶I表面噴涂環氧粉末涂料，厚度為8 y m ;7)在環氧涂料固化過程中，使鋼帶通過擠出機進行聚烯烴粘接樹脂3的涂敷；8)涂覆完聚烯烴粘接樹脂3的復合鋼帶從一對橡膠壓輥之間通過，上橡膠壓輥4和下橡膠壓輥5對聚烯烴粘接樹脂3施加垂直于鋼帶I表面的壓力；9)在環氧涂料固化完成后，用水將復合鋼帶冷卻至60°C以下，收卷。實施例2
復合鋼帶從內到外依次是鋼帶I、環氧固化層2和聚烯烴粘接樹脂3，鋼帶I材質為碳鋼，橫截面為U形，厚度0. 4mm，寬度100mm，表面錨紋深度達到25 y m ;環氧固化層2是液體環氧涂料固化所形成，厚度為40 y m ;聚烯烴粘接樹脂3厚度達到120 u m,其化學成分是 EVA接枝馬來酸酐共聚物和線性低密度聚乙烯的I : I共混物。生產方法包括以下步驟1)將鋼帶I斷面軋制成U形；2)用藥劑洗滌和高溫處理等方法除去鋼帶I表面的油脂和污垢等附著物；3)用電磁感應加熱方式對鋼帶I預熱，預熱溫度為100°C;4)用噴砂機對鋼帶I表面進行處理，去除鋼帶I表面的氧化層、雜質、焊渣及毛刺；處理完的鋼帶I表面錨紋深度達到25 y m ;5)用壓縮空氣將鋼帶I表面附著的灰塵及磨料清掃干凈；6)用電磁感應加熱方式對鋼帶I預熱至150°C ；7)在鋼帶I表面浸涂液體環氧涂料，厚度為40 y m ；8)在環氧涂料固化過程中，使鋼帶通過擠出機進行聚烯烴粘接樹脂3的涂敷；9)涂覆完聚烯烴粘接樹脂3的復合鋼帶從兩對鋁合金壓輥之間通過，壓輥對聚烯烴粘接樹脂3施加垂直于鋼帶I表面的壓力；10)在環氧涂料固化完成后，用水將復合鋼帶冷卻至60°C以下，收卷。實施例3
復合鋼帶從內到外依次是鋼帶I、環氧固化層2和聚烯烴粘接樹脂3，鋼帶I材質為合金鋼，橫截面為Q形，厚度I. 2mm，寬度300mm，表面錨紋深度達到60 iim;環氧固化層2是環氧粉末涂料固化所形成，厚度為80 y m ;聚烯烴粘接樹脂3厚度達到660 u m，其化學成分是聚乙烯接枝馬來酸酐的共聚物。生產方法包括以下步驟1)將鋼帶I斷面軋制成Q形；2)用藥劑洗滌和高溫處理等方法除去鋼帶I表面的油脂和污垢等附著物；3)用電磁感應加熱方式對鋼帶I預熱，預熱溫度為80°C ；4)用噴砂機對鋼帶I表面進行處理，去除鋼帶I表面的氧化層、雜質、焊渣及毛刺；處理完的鋼帶I表面錨紋深度達到60 y m ;5)用壓縮空氣將鋼帶I表面附著的灰塵及磨料清掃干凈；6)用電磁感應加熱方式對鋼帶I預熱至220°C ；7)在鋼帶I表面噴涂環氧粉末涂料，厚度為80 y m ；8)在環氧涂料固化過程中，使鋼帶通過擠出機進行聚烯烴粘接樹脂3的涂覆；9)涂覆完聚烯烴粘接樹脂3的鋼帶從三對橡膠壓輥之間通過，壓輥對聚烯烴粘接樹脂3施加垂直于鋼帶I表面的壓力；10)在環氧涂料固化完成后，用水將復合鋼帶冷卻至60°C以下，收卷。實施例4
復合鋼帶從內到外依次是鋼帶I、環氧固化層2和聚烯烴粘接樹脂3，鋼帶I材質為碳鋼，橫截面為平直形，厚度2. 5mm,寬度600mm，表面錨紋深度達到150 u m ;環氧固化層2是液體環氧涂料固化所形成，厚度為180 u m ;聚烯烴粘接樹脂3厚度達到1000 u m,其化學成分是EVA接枝馬來酸酐共聚物。生產方法包括以下步驟1)用藥劑洗滌和高溫處理等方法除去鋼帶I表面的油脂和污垢等附著物；2)用電磁感應加熱方式對鋼帶I預熱，預熱溫度為300°C;3)用噴砂機對鋼帶I表面進行處理，去除鋼帶I表面的氧化層、雜質、焊渣及毛刺；處理完的鋼帶I表面錨紋深度達到150 u m ；4)用壓縮空氣將鋼帶I表面附著的灰塵及磨料清掃干凈；5)用電磁感應加熱方式對鋼帶I預熱至280°C;6)在鋼帶I表面浸涂液體環氧涂料，厚度為180iim ;7) 在環氧涂料固化過程中，使鋼帶通過擠出機進行聚烯烴粘接樹脂3的涂敷；8)涂覆完聚烯烴粘接樹脂3的鋼帶從一組上下交錯排列的不銹鋼壓輥間依次通過，各壓輥對聚烯烴粘接樹脂施加垂直于鋼帶表面的壓力；9)在環氧涂料固化完成后，用水將復合鋼帶冷卻至50°C 以下，收卷。實施例5
復合鋼帶從內到外依次是鋼帶I、環氧固化層2和聚烯烴粘接樹脂3，鋼帶I材質為合金鋼，橫截面為U形，厚度5mm，寬度800mm，表面錨紋深度達到200 U m ;環氧固化層2是液體環氧涂料固化所形成，厚度為260 u m ;聚烯烴粘接樹脂3厚度達到2000 u m，其化學成分是聚烯烴接枝縮水甘油酯和線性低密度聚乙烯的2I共混物。其制備方法同實施例2。實施例6
復合鋼帶從內到外依次是鋼帶I、環氧固化層2和聚烯烴粘接樹脂3，鋼帶I材質為碳鋼，橫截面為拱形，厚度4mm，寬度1000mm，表面錨紋深度達到280 u m ;環氧固化層2是環氧粉末涂料固化所形成，厚度為300 u m ;聚烯烴粘接樹脂3厚度達到3000 u m，其化學成分是聚乙烯接枝甲基丙烯酸共聚物。其制備方法同實施例3。
權利要求
1.一種復合鋼帶，其特征在于該復合鋼帶從內到外依次由鋼帶、環氧固化層和包覆在外的聚烯烴粘接樹脂組成。
2.根據權利要求I所述的復合鋼帶，其特征在于，所述鋼帶材質為碳鋼、合金鋼或不銹鋼，橫截面的形狀為平直形、Q形、U形或拱形，厚度0. Imm 5mm,寬度20mm 1000mm,鋼帶表面粗糙，錨紋深度達到5 ii m 280 u m。
3.根據權利要求I所述的復合鋼帶，其特征在于，環氧固化層是液體環氧涂料或環氧粉末涂料固化所形成，厚度為8 ii m 300 ii m。
4.根據權利要求I所述的復合鋼帶，其特征在于，聚烯烴粘接樹脂厚度為50y m 3000 ym，其化學成分是馬來酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、縮水甘油酯等單體與烯烴的共聚物，或者是該類共聚物與聚烯烴的共混物，共聚方式包括接枝共聚、嵌段共聚或無規共聚。
5.制備權利要求1-4所述復合鋼帶的方法，其特征在于，包括如下步驟a.對鋼帶表面進行處理，去除鋼帶表面的氧化層、雜質、焊渣及毛刺，使處理完的鋼帶表面錨紋深度達到5 ii m 280 V- m ；b.在鋼帶表面噴涂、浸涂或刷涂環氧粉末涂料或液體環氧涂料；c.在環氧涂料固化過程中，使鋼帶通過擠出機進行聚烯烴粘接樹脂的涂覆；d.涂覆完聚烯烴粘接樹脂的鋼帶從壓輥之間通過，壓輥對聚烯烴粘接樹脂施加垂直于鋼帶表面的壓力。
6.根據權利要求5所述的制備復合鋼帶的方法，其特征在于采用噴砂機、拋丸機、鋼絲刷輥等設備對鋼帶表面進行處理。
7.根據權利要求5所述的制備復合鋼帶的方法，其特征在于對于斷面形狀不同的復合鋼帶，擠出機涂覆口模、壓輥等工裝的形狀應與之匹配。
8.根據權利要求5所述的制備復合鋼帶的方法，其特征在于所述壓輥成對安裝，可以是金屬輥、塑料輥或橡膠輥，內部可通水或油進行冷卻，壓輥兩端軸承座通過彈簧、氣缸、水缸、油缸元件與基座連接，彈簧的回復力或氣缸、水缸、油缸的壓力使壓輥對聚烯烴粘接樹脂施加垂直于鋼帶表面的壓力。
9.根據權利要求8所述的制備復合鋼帶的方法，其特征在于所述壓輥是成對安裝的橡膠輥，各對壓輥之間間隙小于復合鋼帶厚度。
10.根據權利要求8所述的制備復合鋼帶的方法，其特征在于所述一組壓輥上下交錯排列，其中上輥和下輥至少各有一個。
11.根據權利要求5所述的制備復合鋼帶的方法，其特征在于每個步驟由單獨的設備完成，全部設備依次串列成為生產線，鋼帶連續通過生產線并制造出復合鋼帶。
12.根據權利要求5所述的制備復合鋼帶的方法，其步驟包括a.用藥劑洗滌和高溫處理等方法除去鋼帶表面的油脂和污垢等附著物；b.用電加熱或電磁感應加熱方式對鋼帶預熱，預熱溫度為40°C 300°C；c.用噴砂機、拋丸機、鋼絲刷輥等設備對鋼帶表面進行處理，去除鋼帶表面的氧化層、 雜質、焊渣及毛刺，使處理完的鋼帶表面錨紋深度達到5 ii m 280 ii m ;d.用壓縮空氣或刷子將鋼帶表面附著的灰塵及磨料清掃干凈；e.用電加熱或電磁感應加熱方式對鋼帶預熱至120°C 280°C；f.在鋼帶表面噴涂、浸涂或刷涂環氧粉末涂料或液體環氧涂料；g.在環氧涂料固化過程中，使鋼帶通過擠出機進行聚烯烴粘接樹脂的涂覆；h.涂覆完聚烯烴粘接樹脂的鋼帶從壓輥之間通過，壓輥對聚烯烴粘接樹脂施加垂直于鋼帶表面的壓力；i.在環氧涂料固化完成后，用水將復合鋼帶冷卻至60°C以下，收卷。
全文摘要
一種復合鋼帶，從內到外依次由鋼帶、環氧固化層和包覆在外的聚烯烴粘接樹脂組成。其制備方法為a.對鋼帶表面進行處理，去除鋼帶表面的氧化層、雜質、焊渣及毛刺；b.在鋼帶表面噴涂、浸涂或刷涂環氧粉末涂料或液體環氧涂料；c.在環氧涂料固化過程中，使鋼帶通過擠出機進行聚烯烴粘接樹脂的涂覆；d.涂覆完樹脂的鋼帶從壓輥之間通過，壓輥對樹脂施加垂直于鋼帶表面的壓力。其優點為，鋼帶處理后，表面粗糙度和活性增加；環氧涂料中含有大量的環氧基、羥基等活性基團，與鋼帶和聚烯烴粘接樹脂表面發生化學反應生成化學鍵，粘接強度、耐熱性、耐久性大大提高；鋼帶從壓輥之間通過時，鋼帶兩面受到壓力，粘接效果進一步增強，有利于粘接效果全面提高。
文檔編號B32B15/092GK102582165SQ201210015388
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月18日 優先權日2012年1月18日
發明者何瀏煒, 李建中, 楊志驊, 胡兵, 蘇俊業, 鄭明嘉, 郭美福, 陳錟, 雷小均 申請人:上海金發科技發展有限公司, 綿陽東方特種工程塑料有限公司, 金發科技股份有限公司