纤维交叠增强塑料复合缠绕管壁、管材及制造方法技术

本发明专利技术公开了一种纤维交叠增强塑料复合缠绕管壁、管材及制造方法，主要是将纤维基带以多层间隔缠绕布局的方式熔合于管壁内，使管壁的塑料材质与纤维形成均匀分布的稳定结合；且纤维基带被缠绕时自身不重叠，能克服因纤维不具有延展性而导致的缠绕时出现褶皱等质量问题，还将不同纤维层的间隙错位布局以有效消除因间隙导致的弱化增强效果的问题；此外，采用热熔塑料包覆冷纤维基带形成增强复合带材再行缠绕，无需单独加热和缠绕纤维基带，能更进一步增强纤维与塑料之间的结合稳定性；本发明专利技术使得生产任意厚度的纤维交叠增强管壁成为可能，可以通过调整使用增强复合带材的层数来制造不同强度需求的管材；本发明专利技术实用性极强，具有巨大的市场前景。具有巨大的市场前景。具有巨大的市场前景。

【技术实现步骤摘要】
纤维交叠增强塑料复合缠绕管壁、管材及制造方法


[0001]本专利技术涉及塑料管道技术，尤其是塑料缠绕管，具体是一种复合有各类纤维(包括玻璃纤维、钢纤等)进行增强的塑料管材、管壁以及这种管道的制造方法。

技术介绍

[0002]塑料管道主要是采用PE、PP或混合塑料材质制成的管材，因为具有良好的抗腐蚀性、耐用度好等优点而被广泛运用于输水工程项目中，现有技术和目前市面上的塑料管道会根据不同需求进行增强，主要分为对管道外环刚度的增强和对管道内耐压性的增强。其中环刚度的增强主要是为了解决塑料管道埋地后能抵抗外部压力不至于挤压管道变形或破坏管道结构的问题，这种增强方式有做厚管壁、改进管壁结构、增加增强筋肋等诸多方式方法。而耐内压性主要是为了满足管道所需的对输送介质的内压和水锤效应的承受强度，且管材要同时承受径向拉伸和轴向拉伸，这种增强方式最原始的方式就是增大壁厚，但这种方式会导致管道成本巨幅增加，且一定厚度的塑料在成型时会因为熔垂(即熔融的厚塑料壁在成形时，因为不能及时散热冷却，熔融状的塑料会受到自身重力影响而朝重力方向下垂，导致管壁严重变形)问题和难以及时散热冷却等因素而无法实现制造。因此，现有技术中出现了在塑料中复合高强度纤维材质进行增强的做法，这种增强方式可以在无需增大壁厚的情况下，利用复合材质的高强度大幅增加管道的内耐压强度。复合增强材料的纤维包括诸如玻璃纤维(又简称为玻纤)、芳纶、碳纤、钢纤等等，这些纤维都属于性能优异的高强度材料，将纤维复合进塑料管材中，属于现有技术常用做法，能够在不增加塑料管壁厚度的情况下，极大的增强塑料管体的耐内压性。现有技术的做法几乎都是将管道壁做成夹层结构，外壁和内壁为塑料材质，纤维层夹心于内外壁之间，我们可以称之为传统夹心纤维增强方式。但是，由于这类高强度纤维不具有延展弹性的缺陷，导致这种将纤维层集中夹心于塑料内外壁之间的方式在缠绕管中应用时存在以下技术问题：
[0003]1、在采用塑料带材缠绕工艺制造塑料管道时，纤维带材也需要缠绕于塑料带材形成的内壁上形成附着于内壁的纤维增强层，但纤维不具有塑料的延展弹性的特点，且由于内壁因塑料带材搭接或加工工艺导致的高低不平，在制造过程中就极易导致纤维带材在缠绕时出现褶皱、隆起的客观问题，这必然导致夹心于塑料内外壁之间的纤维增强层具有缝隙等严重质量瑕疵，无法保证管材的耐用性、抗压性的基本质量要求；
[0004]2、为了实现对管道的径向和轴向耐压增强，且增强的强度需要达到工程检测标准的要求，这就需要纤维带材采用交错的方式进行多层相互叠加缠绕，形成网状的具有一定厚度的纤维增强层夹心于塑料内外壁之间。然而，纤维带材之间直接的相互累叠所形成的具有一定会厚度的纤维层结构其结合稳定性很差，容易起层产生间隙或出现微气泡等严重质量瑕疵，无法保证管材的耐用性、抗压性的基本质量要求；
[0005]3、用于管道增强的纤维带材大多是由纤维线经由塑料(树脂)预浸渍形成的冷带材，在管道制造过程中，对需要交织叠层缠绕的纤维带材必须预先加热使得塑料(树脂)在叠加时能良好的相互粘接，这就增加了预热的控制难度，因为温度过高容易使塑料(树脂)
熔化导致纤维纤维线裸露且塑料(树脂)不均匀化，如果温度过低则起不到好的粘接效果，两种情况都会导致管材出现严重的质量瑕疵，而且大幅增加了工艺的实施难度。
[0006]也正是基于上述几点主要问题，目前在缠绕塑料管材领域，采用纤维增强的塑料缠绕管在市场几乎无面市。
[0007]主要口径在500毫米以下，有采用一次性挤出的平滑塑料内管，外多层交叉缠绕粘结单向预浸纤维带材，再包覆塑料外层制成纤维增强复合管，也同样存以上3的工艺问题，还存在中间纤维带层和内外塑料层接合面小，难以确保质量稳定性，且口径在500毫米以上设备投资巨大，无法满足大口径需求。

技术实现思路

[0008]针对上述问题，本专利技术旨在提供一种塑料内相间熔合有多层纤维层的塑料复合缠绕管壁，以有效提升纤维与塑料的复合稳定性。
[0009]为实现该技术目的，本专利技术的方案是：一种纤维交叠增强塑料复合缠绕管壁，其特征在于：所述管壁由多条塑料带材经由管材缠绕设备缠绕叠加熔合形成，所述管壁内熔合有至少两层纤维层，各层纤维层于管壁的径向截面上呈同心圆间隔分布，各层纤维层均由纤维基带经由缠绕设备分别缠绕形成。
[0010]为了防止纤维缠绕时出现褶皱以提升管材品质，作为优选的，每一纤维层的纤维基带均以相邻侧边非搭接的方式缠绕，纤维基带相邻侧边之间留有间隙，所述管壁中的任一层纤维层的间隙与相邻的另一层纤维层的间隙呈相互错开布局。
[0011]进一步的，所述纤维基带为网状纤维基带，是由相同材质或不同材质的纤维经线和纬线交错并热塑于塑料薄层内而形成的长条软带；所述网状纤维基带的热塑材质与塑料带材的材质为相同材质或具有热熔后两者能相互粘合的材质。
[0012]进一步优选的，所述网状纤维基带在冷却的状态下经由包覆模置入热熔的塑料带材内芯形成增强复合带材，增强复合带材在热熔状态下经由缠绕设备并列缠绕形成具有单层纤维层的增强壁，所述管壁由多层增强壁叠加熔合形成。
[0013]进一步优选的，每条增强复合带材在缠绕时通过带材的相邻侧边相互紧靠熔接，该紧靠熔接部位为纤维无连接部。
[0014]本专利技术还提供了一种纤维交叠增强塑料复合缠绕管材，既能有效提升纤维基带与塑料带材的稳定复合，又无需对绕纤维基带进行单独加热和缠绕，可大幅提高制造效力。
[0015]为实现该技术目的，本专利技术的方案是：一种纤维交叠增强塑料复合缠绕管材，所述管材的管壁由塑料带材经由管材缠绕设备缠绕叠加熔合形成，其中叠加熔合有至少两层由增强复合带材于缠绕设备上缠绕形成的增强壁，所述增强复合带材为塑料带材将纤维基带熔合于带材内芯形成；所述纤维基带为纤维热塑于塑料薄层内而形成的长条软带，所述热塑材质与塑料带材的材质为相同材质或具有热熔后两者能相互粘合的材质。
[0016]进一步优选的，所述纤维基带为网状纤维基带，是由纤维经线和纬线交错并热塑于塑料薄层内而形成的长条软带，所述纤维经线和纬线为相同或不同的材质纤维。。
[0017]为了防止纤维缠绕时出现褶皱以提升管材品质，作为优选的，增强复合带材在缠绕时通过相邻侧边相互紧靠熔接，该紧靠熔接部位为纤维无连接部。
[0018]作为优选的，所述增强壁为两层以上，相邻增强壁之间的纤维无连接部相互错开。
[0019]作为优选的，所述相邻增强壁之间直接叠加熔合。
[0020]作为优选的，所述相邻增强壁之间间隔有由非增强复合带材的塑料带材形成的非增强壁，增强壁与相邻的非增强壁叠加熔合。
[0021]为进一步提升管材的性能，所述管材的外壁上还缠绕有用于增强管道环刚度的高筋。
[0022]为了确保管材外壁的平整度和光滑性，所述管材的外壁还包裹有一层采用包覆模均匀包覆的塑料平滑层。
[0023]本专利技术还提供了一种制造纤维交叠增强塑料复合缠绕管材的方法，既能有效提升纤维基带与塑料带材的稳定复合，又无需对绕纤维基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纤维交叠增强塑料复合缠绕管壁，其特征在于：所述管壁由多条塑料带材经由管材缠绕设备缠绕叠加熔合形成，所述管壁内熔合有至少两层纤维层，各层纤维层于管壁的径向截面上呈同心圆间隔分布，各层纤维层均由纤维基带经由缠绕设备分别缠绕形成。2.根据权利要求1所述的纤维交叠增强塑料复合缠绕管壁，其特征在于，每一纤维层的纤维基带均以相邻侧边非搭接的方式缠绕，纤维基带相邻侧边之间留有间隙，所述管壁中的任一层纤维层的间隙与相邻的另一层纤维层的间隙呈相互错开布局。3.根据权利要求2所述的纤维交叠增强塑料复合缠绕管壁，其特征在于，所述纤维基带为网状纤维基带，是由相同材质或不同材质的纤维经线和纬线交错并热塑于塑料薄层内而形成的长条软带；所述网状纤维基带的热塑材质与塑料带材的材质为相同材质或具有热熔后两者能相互粘合的材质。4.根据权利要求3所述的纤维交叠增强塑料复合缠绕管壁，其特征在于，所述网状纤维基带在冷却的状态下经由包覆模置入热熔的塑料带材内芯形成增强复合带材，增强复合带材在热熔状态下经由缠绕设备并列缠绕，形成具有单层纤维层的增强壁，所述管壁由多层增强壁叠加熔合形成。5.根据权利要求4所述的纤维交叠增强塑料复合缠绕管壁，其特征在于，每条增强复合带材在缠绕时通过带材的相邻侧边的热熔胶相互紧靠熔接，该紧靠熔接部位为纤维无连接部。6.一种纤维交叠增强塑料复合缠绕管材，其特征在于：所述管材的管壁由至少两条塑料带材经由管材缠绕设备缠绕叠加熔合形成，其中叠加熔合有至少两层由增强复合带材于缠绕设备上缠绕形成的增强壁，所述增强复合带材为塑料带材将纤维基带熔合于带材内芯形成；所述纤维基带为纤维热塑于塑料薄层内而形成的长条软带，所述热塑材质与塑料带材的材质为相同材质或具有热熔后两者能相互粘合的材质。7.根据权利要求6所述的纤维交叠增强塑料复合缠绕管材，其特征在于，所述纤维基带为网状纤维基带，是由纤维经线和纬线交错并热塑于塑料薄层内而形成的长条软带，所述纤维经线和纬线为相同或不同材质的纤维。8.根据权利要求7所述的纤维交叠增强塑料复合缠绕管材，其特征在于，增强复合带材在缠绕时通过相邻侧边相互紧靠熔接，该紧靠熔接部位为纤维无连接部。9.根据权利要求8所述的纤维交叠增强塑料复合缠绕管材，其特征在于，所述增强壁为两层以上，相邻增强壁之间的纤维无连接部相互错开。10.根据权利要求9所述的纤维交叠增强塑料复合缠绕管材，其特征在于，所述相邻增强壁之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：安徽跃鑫管业有限公司，
类型：发明
国别省市：