復合纏繞帶熱態纏繞成型的壓力管的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種復合纏繞帶熱態纏繞成型的壓力管，所述壓力管由至少三層復合纏繞帶由內至外依次疊加纏繞而成，在每一層復合纏繞帶的纏繞過程中，是將復合纏繞帶加熱至熱熔狀態，然后纏繞成型為管狀，使復合纏繞帶的側邊在纏繞過程中相互搭接并在冷卻后融為一體，所述復合纏繞帶包括熱塑性基材以及復合在基材內的纖維帶，其中三層復合纏繞帶的纖維帶的延伸方向相互交錯而構成“米”字形。本實用新型多層疊加纏繞，可增強纖維絲多向排布結構，纖維絲與基材結合不分層，管材可以承受更大的壓力，適于制造更大直徑的管材（如DN300-3500mm）。
【專利說明】復合纏繞帶熱態纏繞成型的壓力管
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種聚乙烯或聚丙烯壓力管的結構。
【背景技術】
[0002]在給排水及化工管道，以及特殊介質的壓力管道中，經常需要用到聚乙烯或聚丙烯壓力管。
[0003]當前的熱塑性材料(以聚乙烯為例)壓力管主要有3大類管材形式和特點:
[0004]1.聚乙烯樹脂壓力管:
[0005]聚乙烯樹脂壓力管是全塑料管材，一體化材料結構均勻，化學性能穩定。由于聚乙烯材料抗拉強度較其它材料低，靠增加管材壁厚來提高管材的承壓能力，管材成本高，管徑DN在1600_以下。
[0006]2:鋼骨架(網)聚乙烯樹脂壓力管
[0007]鋼骨架(網)聚乙烯樹脂壓力管是鋼與塑料的復合管材，承壓能力高，同時具有防腐功能，成本低。但熱收縮率差別大，鋼塑間結合力差，回收利用困難，管徑DN在1600mm以下。
[0008]3:增強熱塑性塑料管(RTP管)。
[0009]增強熱塑性塑料管(RTP管)是管內外壁聚乙烯，中間夾層為制備單向排列連續纖維絲帶左右螺旋多層交織的增強層。該增強材料玻璃纖維、細鋼絲、芳腈綸、PBT等樹脂纖維絲，該管材承壓能力高，耐化學性能好，管材直徑DN在800mm以下。
[0010]本實用新型的 申請人:曾申報一種聚乙烯夾心加強筋板帶往復纏繞的壓力管及加工方法(CN102797917A，以下稱前案)，前案提供的管材不同于以上3種管材，該壓力管的管壁包括至少上下兩層正反螺旋疊加纏繞的夾心加強筋板帶熱熔連接層，在上下兩層正反螺旋疊加纏繞的夾心加強筋板之間還設有沿軸向均勻鋪設的加強筋，軸向加強筋的長度大于或等于壓力管的長度，在每層夾心加強筋板帶內設置至少為一層的平行排列的加強筋，上下兩層夾心加強筋板帶內的加強筋螺旋疊加組成交織網狀的結構。
[0011]然而，前案在制造的時候，當完成管壁的內側部分的纏繞后，需要在管壁上環向排列多根軸向加強筋，然后反向纏繞完成管壁的外側部分。
[0012]其中，環向排列多根軸向加強筋的步驟較為繁瑣，影響加工效率，增加了制造成本。
【發明內容】
[0013]本發明的目的在于:提供一種復合纏繞帶熱態纏繞成型的壓力管及成型方法，增強壓力管的結構強度。
[0014]為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是:
[0015]一種復合纏繞帶熱態纏繞成型的壓力管，其特征在于:是由復合纏繞帶至少三層熱態纏繞而成型為管狀，每一層的所述復合纏繞帶的側邊在纏繞過程中相互搭接并在冷卻后融為一體，每一層的所述復合纏繞帶包括熱塑性基材以及復合在基材內的纖維帶；其中三層復合纏繞帶的纖維帶的延伸方向相互交錯而構成“米”字形。
[0016]在較佳的技術方案中:
[0017]所述熱塑性基材為聚乙烯或聚丙烯。
[0018]所述纖維帶是由纖維絲集束構成或交織構成，所述纖維絲為玻璃纖維、細鋼絲、芳腈綸或PBT。
[0019]所述復合纏繞帶是單層縱向纖維帶結構、多層縱向纖維帶結構、單層橫向纖維帶結構、多層橫向纖維帶結構、單層斜向纖維帶結構、多層斜向纖維帶結構、單層多向交織纖維帶結構或多層多向交織纖維帶結構。
[0020]所述復合纏繞帶沿螺旋狀持續纏繞，或沿壓力管的垂直方向分段纏繞。
[0021]各層復合纏繞帶之間的纏繞方向相同或者相反，而且各層之間采用的復合纏繞帶結構類型相同或者不同。
[0022]在最外層的復合纏繞帶的外側同步纏繞有螺旋狀的肋筋，所述肋筋是以聚丙烯波紋管或金屬軟管為骨架，外覆聚乙烯或聚丙烯材料而構成，并通過外覆的所述聚乙烯或聚丙烯材料與壓力管熱熔為一體結構。
[0023]所述復合纏繞帶中的纖維帶上預先打有連續的排孔，所述復合纏繞帶上的熱塑性基材在熱熔狀態下進入所述排孔中，冷卻定型后成為銷釘，起到鉚接一體化作用。
[0024]本實用新型提供的技術方案還包括:
[0025]一種復合纏繞帶熱態纏繞成型的壓力管的成型方法，其特征在于:所述壓力管由至少三層復合纏繞帶由內至外依次疊加纏繞而成，在每一層復合纏繞帶的纏繞過程中，是將復合纏繞帶加熱至熱熔狀態，然后纏繞成型為管狀，使復合纏繞帶的側邊在纏繞過程中相互搭接并在冷卻后融為一體；所述復合纏繞帶包括熱塑性基材以及復合在基材內的纖維帶，其中三層復合纏繞帶的纖維帶的延伸方向相互交錯而構成“米”字形。
[0026]在較佳的技術方案中:
[0027]所述熱塑性基材為聚乙烯或聚丙烯。
[0028]所述纖維帶是由纖維絲集束構成或交織構成，所述纖維絲為玻璃纖維、細鋼絲、芳腈綸或PBT。
[0029]所述復合纏繞帶是單層縱向纖維帶結構、多層縱向纖維帶結構、單層橫向纖維帶結構、多層橫向纖維帶結構、單層斜向纖維帶結構、多層斜向纖維帶結構、單層多向交織纖維帶結構或多層多向交織纖維帶結構。
[0030]所述復合纏繞帶沿螺旋狀持續纏繞，或沿壓力管的垂直方向分段纏繞。
[0031]各層復合纏繞帶之間的纏繞方向相同或者相反，而且各層之間采用的復合纏繞帶結構類型相同或者不同。
[0032]在最外層的復合纏繞帶的外側同步纏繞有螺旋狀的肋筋，所述肋筋是以聚丙烯波紋管或金屬軟管為骨架，外覆聚乙烯或聚丙烯材料而構成，并通過外覆的所述聚乙烯或聚丙烯材料與壓力管熱熔為一體結構。
[0033]所述復合纏繞帶中的纖維帶上預先打有連續的排孔，所述復合纏繞帶上的熱塑性基材在熱熔狀態下進入所述排孔中，冷卻定型后成為銷釘，起到鉚接一體化作用。
[0034]本實用新型具有的有益效果是:本實用新型多層疊加纏繞，使各層纖維性相互交錯構成“米”字形，可增強纖維絲多向排布結構，纖維絲與基材結合不分層，管材可以承受更大的壓力，適于制造更大直徑的管材(如DN300_3500mm)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0035]圖1、圖1A是單層縱向纖維絲結構的復合纏繞帶的平面圖及其橫向剖視圖；
[0036]圖2、圖2A是多層縱向纖維絲結構的復合纏繞帶的平面圖及其橫向剖視圖；
[0037]圖3是單層橫向纖維絲結構的復合纏繞帶的平面圖；
[0038]圖4是多層橫向纖維絲結構的復合纏繞帶的平面圖；
[0039]圖5、圖6分別是單層或多層斜向纖維絲結構的復合纏繞帶的平面圖；
[0040]圖7、圖7A分別是單層或多層多向交織纖維絲結構的復合纏繞帶的平面圖；
[0041]圖8是由單層縱向纖維絲結構的復合纏繞帶單層纏繞成型的壓力管的管壁橫剖示意圖；
[0042]圖9是由多層縱向纖維絲結構的復合纏繞帶單層纏繞成型的壓力管的管壁橫剖示意圖；
[0043]圖10是由單層縱向纖維絲結構的復合纏繞帶多層纏繞成型的壓力管的管壁縱剖示意圖；
[0044]圖11是由多層縱向纖維絲結構的復合纏繞帶多層纏繞成型的壓力管的管壁縱剖示意圖。
【具體實施方式】
[0045]本實用新型提供的壓力管，是由復合纏繞帶經至少三層熱態纏繞成型而成，其中的復合纏繞帶包括熱塑性基材11以及復合在基材內的纖維帶12，所述熱塑性基材11可為聚乙烯或聚丙烯，所述纖維帶12是由纖維絲集束構成或交織構成，所述纖維絲可為玻璃纖維、細鋼絲、芳腈綸或PBT。
[0046]其中，所述復合纏繞帶，根據纖維帶12的層數以及纖維帶12與纏繞方向L之間的角度關系，可分為如下幾種類型:
[0047]如圖1、圖1A所示，是一種單層縱向纖維帶12結構的復合纏繞帶，所述復合纏繞帶中包含一層纖維帶12，而且所述纖維帶12的延伸方向與所述復合纏繞帶的纏繞方向L相平行；
[0048]如圖2、圖2A所示，是一種多層縱向纖維帶12結構的復合纏繞帶，所述復合纏繞帶中包含至少兩層纖維帶12，而且所述纖維帶12的延伸方向與所述復合纏繞帶的纏繞方向L相平行；
[0049]如圖3所示，是一種單層橫向纖維帶12結構的復合纏繞帶，所述復合纏繞帶中包含一層纖維帶12，而且所述纖維帶12的延伸方向與所述復合纏繞帶的纏繞方向L相垂直；
[0050]如圖4所示，是一種多層橫向纖維帶12結構的復合纏繞帶，所述復合纏繞帶中包含至少兩層纖維帶12，而且所述纖維帶12的延伸方向與所述復合纏繞帶的纏繞方向L相垂直；
[0051]如圖5、圖6所示，是一種單層或多層斜向纖維帶12結構的復合纏繞帶，所述復合纏繞帶中包含一層或多層纖維帶12，而且所述纖維帶12的延伸方向與所述復合纏繞帶的纏繞方向L斜交；
[0052]如圖7、圖7A所示，是一種單層或多層多向交織纖維帶12結構的復合纏繞帶，所述復合纏繞帶中包含一層或多層纖維帶12，而且每一層所述纖維帶12具有多個相互交錯的延伸方向。
[0053]在上述各種結構的復合纏繞帶中，復合纏繞帶中的纖維帶12上還可以預先打有連續的排孔，使得纏繞帶上的的熱塑性基材11在熱熔狀態下能夠進入所述排孔中，冷卻定型后成為銷釘，起到鉚接一體化作用。
[0054]得到上述復合纏繞帶之后，將所述復合纏繞帶加熱至熱熔狀態，然后經至少三層纏繞成型為管狀，使每一層的復合纏繞帶的側邊在纏繞過程中相互搭接并在冷卻后融為一體，即完成壓力管的制造。
[0055]上述每一層的纏繞過程中，所述復合纏繞帶一般沿螺旋狀纏繞，使纏繞過程可以持續進行，當然，若沿壓力管的垂直方向纏繞分段進行，也是可行的技術方案。
[0056]在具有至少三層復合纏繞帶的壓力管中，各層復合纏繞帶之間的纏繞方向L可以相同(重復重疊螺旋纏繞)也可以相反(往復螺旋纏繞)，而且各層之間采用的復合纏繞帶類型也可相同或者不同。但是，在得到的壓力管中，最好使其中三層復合纏繞帶的纖維帶12的延伸方向相互交錯而構成“米”字形，以使壓力管的各向特性更為均衡。
[0057]例如，假設制造具有三層復合纏繞帶的壓力管時，第一層復合纏繞帶的纖維帶12沿正螺旋45度角方向纏繞，第二層復合纏繞帶的纖維帶12沿平行于軸向方向纏繞，第三層復合纏繞帶的纖維帶12沿反螺旋45度角方向纏繞，即可使所述三層復合纏繞帶中的纖維帶12相互交錯而構成“米”字形。
[0058]當然，上述三層復合纏繞帶可以相互交互位置，或者其中一層、兩層或者三層復合纏繞帶以單層或多層多向交織纖維帶12結構的復合纏繞帶予以替換，也可以達到相同的技術效果。
[0059]如圖8、圖9、圖10、圖11所示，分別是單層縱向纖維帶12結構的復合纏繞帶單層纏繞成型的壓力管、多層縱向纖維帶12結構的復合纏繞帶單層纏繞成型的壓力管、單層縱向纖維帶12結構的復合纏繞帶多層纏繞成型的壓力管以及多層縱向纖維帶12結構的復合纏繞帶多層纏繞成型的壓力管的管壁縱剖示意圖。
[0060]此外，在壓力管進行最后一層復合纏繞帶的纏繞的同時，還可以在所述最后一層復合纏繞帶的外側同步纏繞螺旋狀的肋筋13，以提高壓力管的環剛度。
[0061]所述肋筋13是以聚丙烯波紋管或金屬軟管為骨架，外覆聚乙烯或聚丙烯材料而構成，并通過外覆的所述聚乙烯或聚丙烯材料與壓力管熱熔為一體結構，可用于增強管材環剛度，提高管材承受外部壓力的能力。
[0062]上述實施例中，所述復合纏繞帶的寬度可介于lO-lOOOmm，復合纏繞帶的厚度可介于纖維絲的直徑可介于0.005-2mm,纖維帶12的厚度可介于0.05_3mm。所述壓力管直徑范圍DN300-3500mm，壓力管承壓能力為0.01_5MPa。
[0063]本實用新型的優勢和特點:
[0064]壓力管的熱塑性材料與纖維絲復合形成的管壁中，纖維絲以軸向、環向、正交織、斜交織或多種方向復合交織的形式存在，既解決了環向承壓同時也滿足了軸向以及在管道轉角方向的受力，受力結構最合理，極大提高管材的抗內壓能力，減少管材壁厚節約材料。[0065]高強纖維絲在管軸壁內多向密集排列分布提高管材綜合受力能力，即增強高纖維絲沿著管軸壁呈:平行、環向、左旋、右旋四個方向分布，分別提高復合壓力管材的環向承壓、軸向抗拉、環向扭曲，多方向增強實現綜合受力的能力。
[0066]采取單層或多層疊加纏繞復合高強纖維絲加工方法，通過增加疊加纏繞層來提高管材承壓力能力，實現大口徑DN300-3500mm高承壓、低成本的管材。
[0067]聚乙烯和非金屬高強纖維可回收循環再利用，管材無毒和析出衛生環保。
[0068]以上實施例僅僅是對本實用新型進行說明，而非作限制性的概括，本領域普通技術人員在本實用新型的發明構思的指導下，還可以作出很多常規結構上的修改與替換，這些修改與替換也應當被認為屬于本實用新型的保護范圍之中。
【權利要求】
1.一種復合纏繞帶熱態纏繞成型的壓力管，其特征在于:是由復合纏繞帶至少三層熱態纏繞而成型為管狀，每一層的所述復合纏繞帶的側邊在纏繞過程中相互搭接并在冷卻后融為一體，每一層的所述復合纏繞帶包括熱塑性基材以及復合在基材內的纖維帶；其中三層復合纏繞帶的纖維帶的延伸方向相互交錯而構成“米”字形。
2.根據權利要求1所述的復合纏繞帶熱態纏繞成型的壓力管，其特征在于:所述熱塑性基材為聚乙烯或聚丙烯。
3.根據權利要求1所述的復合纏繞帶熱態纏繞成型的壓力管，其特征在于:所述纖維帶是由纖維絲集束構成或交織構成，所述纖維絲為玻璃纖維、細鋼絲、芳腈綸或PBT。
4.根據權利要求1所述的復合纏繞帶熱態纏繞成型的壓力管，其特征在于:所述復合纏繞帶是單層縱向纖維帶結構、多層縱向纖維帶結構、單層橫向纖維帶結構、多層橫向纖維帶結構、單層斜向纖維帶結構、多層斜向纖維帶結構、單層多向交織纖維帶結構或多層多向交織纖維帶結構。
5.根據權利要求1或4所述的復合纏繞帶熱態纏繞成型的壓力管，其特征在于:所述復合纏繞帶沿螺旋狀持續纏繞，或沿壓力管的垂直方向分段纏繞。
6.根據權利要求4所述的復合纏繞帶熱態纏繞成型的壓力管，其特征在于:各層復合纏繞帶之間的纏繞方向相同或者相反，而且各層之間采用的復合纏繞帶結構類型相同或者不同。
7.根據權利要求2所述的復合纏繞帶熱態纏繞成型的壓力管，其特征在于:在最外層的復合纏繞帶的外側同步纏繞有螺旋狀的肋筋，所述肋筋是以聚丙烯波紋管或金屬軟管為骨架，外覆聚乙烯或聚丙烯材料而構成，并通過外覆的所述聚乙烯或聚丙烯材料與壓力管熱熔為一體結構。
8.根據權利要求4所述的復合纏繞帶熱態纏繞成型的壓力管，其特征在于:所述復合纏繞帶中的纖維帶上預先打有連續的排孔，所述復合纏繞帶上的熱塑性基材在熱熔狀態下進入所述排孔中，冷卻定型后成為銷釘，起到鉚接一體化作用。
【文檔編號】F16L9/16GK203453652SQ201320510217
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年8月20日 優先權日:2013年8月20日
【發明者】吳耕田, 齊軍, 劉志軍 申請人:吳耕田