一种MPHDPE缠绕结构壁管及其加工工艺的制作方法

专利2022-05-09  7


一种mphdpe缠绕结构壁管及其加工工艺
技术领域
1.本发明属于管材加工技术领域,更具体地说,本发明涉及一种mphdpe缠绕结构壁管及其加工工艺。


背景技术:

2.mphdpe双壁缠绕管是由聚乙烯的异型带材经螺旋缠绕焊接(搭接面上挤出焊接)制成,其内壁光滑平整,该种管材具有耐腐蚀、质量轻、安装简便、通流量大、使用寿命长等优点,可替代高能耗材质(水泥、铸铁、陶瓷)制作的管材,属于环保型绿色产品。
3.虽然mphdpe缠绕结构壁管的环刚度与纯塑料管相比,增强的钢带极易使管材特别是大口径管材具有足够安全可靠的环刚度,但是随着缠绕结构壁管使用领域的不断增多,其环刚度还需要进一步增强。环刚度是管道承受负载的能力,环刚度越大,则管道承受负载的能力就越大。承受的负载包括内部压力负载和外部压力负载,其中外部压力负载包括埋设土壤重量和地面产生的静负载,以及运输车辆经过时产生的动负载。因此,由于埋设土壤或混凝土的情况不同,对缠绕结构壁管的环刚度也有不同的要求。为了能满足更深的预埋深度以及更大的静负载和动负载,需要一种环刚度更大的新型缠绕结构壁管。目前增大环刚度的方式主要通过增加缠绕结构壁管的外部肋管的结构强度或者通过增大管材截面厚度来增加截面惯性矩,但是这样的设置会造成缠绕结构壁管用料的增加,增加生产成本,不利于低成本大规模工业生产。


技术实现要素:

4.本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷,并提供至少后面将说明的优点。
5.为了实现根据本发明的这些目的和其它优点,提供了一种mphdpe缠绕结构壁管,包括:
6.主体管,其表面包覆有一层包覆层;
7.加强肋管,其螺旋缠绕在所述包覆层外部,所述加强肋管的结构包括:
8.内粘层,其固定粘接在所述包覆层外部;
9.中心层,其固定粘接在所述内粘层外部;
10.外覆层,其固定粘接在所述内粘层和中心层外部。
11.优选的是,其中,所述内粘层的横截面为u型结构,所述中心层的横截面为椭圆形,所述中心层被完全包覆在内粘层与外覆层之间;
12.所述内粘层与中心层、内粘层与外覆层以及中心层与外覆层的熔接面均为弧形面。
13.优选的是,其中,所述加强肋管外部还包覆有增强层,所述增强层与内粘层、外覆层和包覆层分别粘接固定。
14.一种mphdpe缠绕结构壁管的加工工艺,包括以下步骤:
15.步骤一、按重量份计,称取80~100份的高密度聚乙烯、20~36份的高密度聚丙烯、3~7份玻璃钢和6~10份黑色母粒,将四种物质混合搅拌均匀,得到第一混合物;将第一混合物投入至高温混炼机中进行高温混炼;将混炼后的第一混合物投入至螺杆挤出机中,塑化挤出;
16.步骤二、将成型模具表面温度加热至110~130℃,然后将从螺杆挤出机中挤出的第一混合物缠绕包覆在成型模具表面,形成主体管;主体管缠绕包覆完成后,冷却放置3~5h;
17.步骤三、按重量份计,称取80~100份的高密度聚乙烯、10~13份的色母粒和11~16份的纳米tio2粉末,将三种物质混合搅拌均匀,得到第二混合物,然后将第二混合物投入至螺杆挤出机中;再次加热成型模具,使得主体管表面熔化,然后将从螺杆挤出机中挤出的第二混合物缠绕包覆在主体管表面,在主体管外部粘接形成包覆层;
18.步骤四、按重量份计,称取30~40份的高密度聚乙烯、3~12份的黑色母粒、10~15份的玻璃纤维以及2~10份的硼纤维,将上述物质混合搅拌均匀,得到第三混合物,并将第三混合物投入至高温混炼机中;再将熔融后的第三混合物投入至螺杆挤出机中,第三混合物通过特制挤出模具挤出得到u型横截面的内粘层;
19.步骤五、按重量份计,称取45~50份的高密度聚乙烯、10~20份的高密度聚丙烯、5~8份的聚四氟乙烯,将上述三种物质搅拌混合,得到第四混合物;将第四混合物投入至高温混炼机中,进行熔融混炼;将熔融混炼后的第四混合物冷却3h,然后放入密闭容器中;使用空压机将密闭容器中的压力加载至330mpa,加压持续时间大于6h;加压完成后,将第四混合物投入至螺杆挤出机中进行塑形挤出;第四混合物通过特制挤出模型挤出得到椭圆截面的中心层,然后将挤出的中心层通过热熔的方式与内粘层粘接;
20.步骤六、按重量份计,称取28~33份的高密度聚乙烯和9~12份的黑色母粒,搅拌均匀后投入高温混炼机中,混炼后再投入至螺杆挤出机,通过特制挤出模型挤出得到圆弧形截面的外覆层;将外覆层通过热熔的方式粘接在内粘层和中心层表面,从而制得加强肋管;按重量份计,称取12份的高密度聚乙烯,经熔融混炼、挤出后,得到增强层,然后将增强层熔接在加强肋管表面;
21.步骤七、加热成型模具,使得包覆层表面熔化,然后将带增强层的加强肋管螺旋缠绕在包覆层表面,螺旋缠绕间距为160~240mm;缠绕时,保证内粘层外部的增强层熔接在包覆层表面;缠绕完成后进行冷却,便制得mphdpe缠绕结构壁管。
22.优选的是,其中,所述步骤一中螺杆挤出机的螺杆转速为65~95转/分钟,所述步骤三中螺杆挤出机的螺杆转速为30~45转/分钟,所述步骤四中螺杆挤出机的螺杆转速为65~80转/分钟,所述步骤五中螺杆挤出机的螺杆转速为60~90转/分钟,所述步骤六中螺杆挤出机的螺杆转速为40~55转/分钟。
23.优选的是,其中,所述步骤七制得mphdpe缠绕结构壁管后,在缠绕结构壁管外表面涂覆环氧树脂,以保证包覆层之间的密封性和加强肋管与包覆层熔接处的密封性。
24.优选的是,其中,所述步骤三中纳米tio2粉末的粒径为0.2~0.5微米。
25.优选的是,其中,所述步骤四中玻璃纤维和硼纤维的添加重量比例为2∶1.
26.优选的是,其中,所述步骤六和步骤七中,加热成型模具的温度不能超过240℃。
27.优选的是,其中,所述步骤一中将第一混合物投入至高温混炼机中进行高温混炼
的混炼温度为190~236℃,第一混合物的挤出温度为170~220℃;
28.所述步骤三中第二混合物的挤出温度为186~240℃,成型模具的加热温度为140~170℃;
29.所述步骤四中第三混合物的高温混炼温度为220~240℃,第三混合物的挤出温度为210~215℃;
30.所述步骤五中第四混合物的高温混炼温度为190~280℃,第四混合物的挤出温度为238~250℃;
31.所述步骤六中的高温混炼温度为160~170℃,外覆层的挤出温度为160~190℃。
32.本发明至少包括以下有益效果:
33.(1)、本发明提供的mphdpe缠绕结构壁管将缠绕结构壁管的加强肋管设置为内粘层、中心层和外覆层的三层熔接结构,并且中心层的横截面为椭圆形,相比于现有的多层同轴心结构的加强肋管,本发明提供的加强肋管具有更大的截面惯性矩,因而提高了缠绕结构壁管的环刚度性能;内粘层、中心层和外覆层之间的熔接面为弧形面,因而具有更大的熔接包覆面积,使得内粘层、中心层和外覆层之间的熔接包覆更为稳固,提高了缠绕结构壁管的结构强度;同时,本发明在加强肋管的表面还熔接了一层增强层,提高了对内粘层、中心层和外覆层的包覆强度,进一步提高了加强肋管的结构强度。
34.(2)、本发明提供的mphdpe缠绕结构壁管的加工工艺,在制备内粘层层时,在使用高密度聚乙烯作为主要原料的基础上,向其中加入了玻璃纤维和硼纤维,因而在确保了内粘层与包覆层的熔接牢固性的同时,增加了内粘层的抗拉伸性能和热性能,从而提高了缠绕结构壁管的抗拉伸强度。在制备包覆层时,向第二混合物中添加了纳米tio2粉末,提高了包覆层的耐热性和热稳定性,从而对主体管具有更好的热保护作用。
35.本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现,部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明:
36.图1为本发明提供的mphdpe缠绕结构壁管剖面结构示意图;
37.图2为图1中a处的放大视图;
38.图3为本发明提供的mphdpe缠绕结构壁管外部结构示意图;
39.图4为对比例中制备的mphdpe缠绕结构壁管剖面结构示意图。
具体实施方式:
40.下面结合附图对本发明做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
41.应当理解,本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
42.需要说明的是,在本发明的描述中,术语指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
43.在本发明的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等,应做广义理解,例如“连接”,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接,可以是机械连接,也可以是电连接,可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通,对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
44.此外,在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
45.如图1

3所示:本发明的一种mphdpe缠绕结构壁管,包括:
46.主体管1,其表面包覆有一层包覆层2;
47.加强肋管3,其螺旋缠绕在所述包覆层2外部,所述加强肋管3的结构包括:
48.内粘层31,其固定粘接在所述包覆层2外部;
49.中心层32,其固定粘接在所述内粘层31外部;
50.外覆层33,其固定粘接在所述内粘层31和中心层32外部。
51.在上述技术方案中,所述内粘层31的横截面为u型结构,所述中心层32的横截面为椭圆形,所述中心层32被完全包覆在内粘层31与外覆层33之间;
52.所述内粘层31与中心层32、内粘层31与外覆层33以及中心层32与外覆层33的熔接面均为弧形面。
53.在上述技术方案中,所述加强肋管3外部还包覆有增强层4,所述增强层4与内粘层31、外覆层33和包覆层2分别粘接固定。
54.实施例1:
55.步骤一、按重量份计,称取80份的高密度聚乙烯、20份的高密度聚丙烯、3份玻璃钢和6份黑色母粒,将四种物质混合搅拌均匀,得到第一混合物;将第一混合物投入至高温混炼机中进行高温混炼,高温混炼温度为190~212℃;将混炼后的第一混合物投入至螺杆挤出机中,塑化挤出,螺杆转速为65转/分钟;
56.步骤二、将成型模具表面温度加热至110℃,然后将从螺杆挤出机中挤出的第一混合物缠绕包覆在成型模具表面,形成主体管;主体管缠绕包覆完成后,冷却放置3h;主体管的内径为673mm;
57.步骤三、按重量份计,称取80份的高密度聚乙烯、10份的色母粒和11份的纳米tio2粉末,将三种物质混合搅拌均匀,得到第二混合物,然后将第二混合物投入至螺杆挤出机中;再次加热成型模具,加热温度为170℃,使得主体管表面熔化,然后将从螺杆挤出机中挤出的第二混合物缠绕包覆在主体管表面,挤出温度为188~220℃,螺杆转速为30转/分钟,在主体管外部粘接形成包覆层,包覆层的厚度为9mm;
58.步骤四、按重量份计,称取30份的高密度聚乙烯、3份的黑色母粒、10份的玻璃纤维以及5份的硼纤维,将上述物质混合搅拌均匀,得到第三混合物,并将第三混合物投入至高温混炼机中,混炼温度为220~228℃;再将熔融后的第三混合物投入至螺杆挤出机中,挤出温度为210~215℃,螺杆转速为65转/分钟,第三混合物通过特制挤出模具挤出得到u型横
截面的内粘层,内粘层的厚度为5mm;
59.步骤五、按重量份计,称取45份的高密度聚乙烯、10份的高密度聚丙烯、5份的聚四氟乙烯,将上述三种物质搅拌混合,得到第四混合物;将第四混合物投入至高温混炼机中,进行熔融混炼,混炼温度为190~225℃;将熔融混炼后的第四混合物冷却3h,然后放入密闭容器中;使用空压机将密闭容器中的压力加载至330mpa,加压持续时间为7h;加压完成后,将第四混合物投入至螺杆挤出机中进行塑形挤出,挤出温度为240~250℃,螺杆转速为60转/分钟;第四混合物通过特制挤出模型挤出得到椭圆截面的中心层,中心层的最大厚度为19mm,然后将挤出的中心层通过热熔的方式与内粘层粘接;
60.步骤六、按重量份计,称取28份的高密度聚乙烯和9份的黑色母粒,搅拌均匀后投入高温混炼机中,混炼温度为160~170℃,混炼后再投入至螺杆挤出机,通过特制挤出模型挤出得到圆弧形截面的外覆层,挤出温度为160~174℃,螺杆转速为40转/分钟,外覆层的最大厚度为11mm;将外覆层通过热熔的方式粘接在内粘层和中心层表面,从而制得加强肋管;按重量份计,称取12份的高密度聚乙烯,经熔融混炼、挤出后,得到增强层,然后将增强层熔接在加强肋管表面;
61.步骤七、加热成型模具,使得包覆层表面熔化,然后将带增强层的加强肋管螺旋缠绕在包覆层表面,螺旋缠绕间距为160mm;缠绕时,保证内粘层外部的增强层熔接在包覆层表面;缠绕完成后进行冷却,便制得mphdpe缠绕结构壁管。
62.实施例2:
63.步骤一、按重量份计,称取90份的高密度聚乙烯、28份的高密度聚丙烯、4份玻璃钢和8份黑色母粒,将四种物质混合搅拌均匀,得到第一混合物;将第一混合物投入至高温混炼机中进行高温混炼,混炼温度为200~230℃;将混炼后的第一混合物投入至螺杆挤出机中,塑化挤出,挤出温度为180~210℃,螺杆转速为70转/分钟;
64.步骤二、将成型模具表面温度加热至120℃,然后将从螺杆挤出机中挤出的第一混合物缠绕包覆在成型模具表面,形成主体管;主体管缠绕包覆完成后,冷却放置4h;主体管的内径为673mm;
65.步骤三、按重量份计,称取90份的高密度聚乙烯、12份的色母粒和13份的纳米tio2粉末,将三种物质混合搅拌均匀,得到第二混合物,然后将第二混合物投入至螺杆挤出机中;再次加热成型模具,加热温度为155~170℃,使得主体管表面熔化,然后将从螺杆挤出机中挤出的第二混合物缠绕包覆在主体管表面,在主体管外部粘接形成包覆层,包覆层的厚度为9mm,第二混合物的挤出温度为220~240℃,螺杆转速为40转/分钟;
66.步骤四、按重量份计,称取35份的高密度聚乙烯、8份的黑色母粒、12份的玻璃纤维以及6份的硼纤维,将上述物质混合搅拌均匀,得到第三混合物,并将第三混合物投入至高温混炼机中,混炼温度为225~230℃;再将熔融后的第三混合物投入至螺杆挤出机中,第三混合物通过特制挤出模具挤出得到u型横截面的内粘层,挤出温度为240~245℃,内粘层的厚度为5mm;
67.步骤五、按重量份计,称取48份的高密度聚乙烯、15份的高密度聚丙烯、6份的聚四氟乙烯,将上述三种物质搅拌混合,得到第四混合物;将第四混合物投入至高温混炼机中,进行熔融混炼,混炼温度为220~260℃;将熔融混炼后的第四混合物冷却3h,然后放入密闭容器中;使用空压机将密闭容器中的压力加载至330mpa,加压持续时间为7.5h;加压完成
后,将第四混合物投入至螺杆挤出机中进行塑形挤出,挤出温度为242~248℃,螺杆转速为70转/分钟;第四混合物通过特制挤出模型挤出得到椭圆截面的中心层,中心层的最大厚度为19mm,然后将挤出的中心层通过热熔的方式与内粘层粘接;
68.步骤六、按重量份计,称取30份的高密度聚乙烯和10份的黑色母粒,搅拌均匀后投入高温混炼机中,混炼温度为165~170℃,混炼后再投入至螺杆挤出机,通过特制挤出模型挤出得到圆弧形截面的外覆层,外覆层的最大厚度为11mm,螺杆转速为50转/分钟,挤出温度为170~180℃;将外覆层通过热熔的方式粘接在内粘层和中心层表面,从而制得加强肋管;按重量份计,称取12份的高密度聚乙烯,经熔融混炼、挤出后,得到增强层,然后将增强层熔接在加强肋管表面;
69.步骤七、加热成型模具,使得包覆层表面熔化,然后将带增强层的加强肋管螺旋缠绕在包覆层表面,螺旋缠绕间距为200mm;缠绕时,保证内粘层外部的增强层熔接在包覆层表面;缠绕完成后进行冷却,便制得mphdpe缠绕结构壁管。
70.实施例3:
71.步骤一、按重量份计,称取100份的高密度聚乙烯、36份的高密度聚丙烯、7份玻璃钢和10份黑色母粒,将四种物质混合搅拌均匀,得到第一混合物;将第一混合物投入至高温混炼机中进行高温混炼,混炼温度为220~236℃;将混炼后的第一混合物投入至螺杆挤出机中,塑化挤出,螺杆转速为95转/分钟;
72.步骤二、将成型模具表面温度加热至130℃,然后将从螺杆挤出机中挤出的第一混合物缠绕包覆在成型模具表面,形成主体管;主体管缠绕包覆完成后,冷却放置5h;主体管的内径为673mm;
73.步骤三、按重量份计,称取100份的高密度聚乙烯、13份的色母粒和16份的纳米tio2粉末,将三种物质混合搅拌均匀,得到第二混合物,然后将第二混合物投入至螺杆挤出机中;再次加热成型模具,加热温度为170℃,使得主体管表面熔化,然后将从螺杆挤出机中挤出的第二混合物缠绕包覆在主体管表面,在主体管外部粘接形成包覆层,包覆层的厚度为9mm,包覆层挤出温度为230~240℃,螺杆转速为45转/分钟;
74.步骤四、按重量份计,称取40份的高密度聚乙烯、12份的黑色母粒、14份的玻璃纤维以及7份的硼纤维,将上述物质混合搅拌均匀,得到第三混合物,并将第三混合物投入至高温混炼机中,混炼温度为230~240℃;再将熔融后的第三混合物投入至螺杆挤出机中,第三混合物通过特制挤出模具挤出得到u型横截面的内粘层,内粘层的厚度为5mm,螺杆挤出温度为210~215℃,螺杆转速为80转/分钟;
75.步骤五、按重量份计,称取50份的高密度聚乙烯、20份的高密度聚丙烯、8份的聚四氟乙烯,将上述三种物质搅拌混合,得到第四混合物;将第四混合物投入至高温混炼机中,进行熔融混炼,混炼温度为265~280℃;将熔融混炼后的第四混合物冷却3h,然后放入密闭容器中;使用空压机将密闭容器中的压力加载至330mpa,加压持续时间为8h;加压完成后,将第四混合物投入至螺杆挤出机中进行塑形挤出,挤出温度为242~250℃;第四混合物通过特制挤出模型挤出得到椭圆截面的中心层,中心层的最大厚度为19mm,然后将挤出的中心层通过热熔的方式与内粘层粘接;
76.步骤六、按重量份计,称取33份的高密度聚乙烯和12份的黑色母粒,搅拌均匀后投入高温混炼机中,混炼温度为160~170℃,混炼后再投入至螺杆挤出机,通过特制挤出模型
挤出得到圆弧形截面的外覆层,外覆层的最大厚度为11mm,挤出温度为172~190℃;将外覆层通过热熔的方式粘接在内粘层和中心层表面,从而制得加强肋管;按重量份计,称取12份的高密度聚乙烯,经熔融混炼、挤出后,得到增强层,然后将增强层熔接在加强肋管表面;
77.步骤七、加热成型模具,使得包覆层表面熔化,然后将带增强层的加强肋管螺旋缠绕在包覆层表面,螺旋缠绕间距为240mm;缠绕时,保证内粘层外部的增强层熔接在包覆层表面;缠绕完成后进行冷却,便制得mphdpe缠绕结构壁管。
78.对比例:
79.步骤一、按重量份计,称取80份的高密度聚乙烯、20份的高密度聚丙烯、3份玻璃钢和6份黑色母粒,将四种物质混合搅拌均匀,得到第一混合物;将第一混合物投入至高温混炼机中进行高温混炼,混炼温度为190~212℃;将混炼后的第一混合物投入至螺杆挤出机中,塑化挤出,螺杆转速为65转/分钟;
80.步骤二、将成型模具表面温度加热至110℃,然后将从螺杆挤出机中挤出的第一混合物缠绕包覆在成型模具表面,形成主体管ⅰ5;主体管缠绕包覆完成后,冷却放置3h;主体管的内径为673mm;
81.步骤三、按重量份计,称取80份的高密度聚乙烯、10份的色母粒和11份的纳米tio2粉末,将三种物质混合搅拌均匀,得到第二混合物,然后将第二混合物投入至螺杆挤出机中;再次加热成型模具,加热温度为170℃,使得主体管表面熔化,然后将从螺杆挤出机中挤出的第二混合物缠绕包覆在主体管表面,挤出温度为188~220℃,螺杆转速为30转/分钟,在主体管ⅰ5外部粘接形成包覆层ⅰ51,包覆层ⅰ51的厚度为5mm;
82.步骤四、按重量份计,称取30份的高密度聚乙烯、3份的黑色母粒、10份的玻璃纤维以及5份的硼纤维,将上述物质混合搅拌均匀,得到第三混合物;
83.步骤五、按重量份计,称取45份的高密度聚乙烯、10份的高密度聚丙烯、5份的聚四氟乙烯,将上述三种物质搅拌混合,得到第四混合物;将第三混合物和第四混合物分别投入至高温混炼机中,进行熔融混炼,第三混合物的混炼温度为220~228℃,第四混合物的混炼温度为190~225℃;将熔融混炼后第四混合物冷却3h,然后放入密闭容器中;使用空压机将密闭容器中的压力加载至330mpa,加压持续时间为7h;加压完成后,将第三混合物和第四混合物分别投入至螺杆挤出机中进行塑形挤出,第三混合物的挤出温度为210~215℃,第四混合物的挤出温度为240~250℃,挤出的螺杆转速均为65转/分钟;通过同心模具,将第三混合物挤出包覆至第四混合物的表面;如图4所示,第三混合物最后挤出得到包覆层ⅱ7,包覆层ⅱ7的厚度为3mm,第四混合物最后挤出得到中心层ⅰ6,中心层ⅰ6的直径为20mm;
84.步骤六、按重量份计,称取28份的高密度聚乙烯和9份的黑色母粒,搅拌均匀后投入高温混炼机中,混炼温度为160~170℃,混炼后再投入至螺杆挤出机,通过螺杆挤出机将混炼后的混合物挤出包覆在包覆层ⅱ7表面,从而制得包覆层ⅲ8,包覆层ⅲ8的厚度为4.5mm,挤出温度为160~174℃,螺杆转速为40转/分钟;包覆层ⅲ8、包覆层ⅱ7和中心层ⅰ6共同构成了加强肋管ⅰ9;
85.步骤七、加热成型模具,使得包覆层表面熔化,然后将步骤六制得的加强肋管ⅰ9螺旋缠绕在包覆层ⅰ51表面,螺旋缠绕间距为160mm;缠绕完成后进行冷却,便制得mphdpe缠绕结构壁管。
86.按照gb/t9647标准的测试方法分别测试实施例1、实施例2、实施例3和对比例制得
的缠绕结构壁管的环刚度,根据gb/t8804.2标准的测试方法分别测试实施例1、实施例2、实施例3和对比例制得的缠绕结构壁管缝的拉伸强度,这里缝的拉伸强度以熔缝处所能承受的最小拉伸力为标准,得到的测试结果如下表所示:
[0087] 实施例1实施例2实施例3对比例环刚度kn/m216.8816.2016.7116.04缝的拉伸强度/n755726743685
[0088]
实施例1、实施例2、实施例3和对比例制得的缠绕结构壁管的内径以及加强肋管的厚度均相同,即内径均为673mm,加强肋管的厚度均为35mm。
[0089]
从上表可以看出,实施例1、实施例2、实施例3和对比例制得的缠绕结构壁管环刚度均符合标准要求,但是实施例1、实施例2和实施例3制得的缠绕结构壁管的环刚度明显大于对比例制得的缠绕结构壁管的环刚度。其中,实施例1与对比例相比,缠绕结构壁管的组成材料组分保持相同,但是二者的组成结构不同,对比例制得的缠绕结构壁管的加强肋管由三层同心的包覆层ⅰ、包覆层ⅱ和中心层ⅲ组成,并且对比例制得的缠绕结构壁管缺少增强层。可见,实施例1、实施例2和实施例3使用本发明提供所提供技术方案制得的缠绕结构壁管具有优异的环刚度特性。
[0090]
从缝的拉伸强度上分析,实施例1、实施例2、实施例3制得的缠绕结构壁管的拉伸强度均优于对比例。
[0091]
这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
[0092]
尽管本发明的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用,它完全可以被适用于各种适合本发明的领域,对于熟悉本领域的人员而言,可容易地实现另外的修改,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

技术特征:
1.一种mphdpe缠绕结构壁管,其特征在于,包括:主体管,其表面包覆有一层包覆层;加强肋管,其螺旋缠绕在所述包覆层外部,所述加强肋管的结构包括:内粘层,其固定粘接在所述包覆层外部;中心层,其固定粘接在所述内粘层外部;外覆层,其固定粘接在所述内粘层和中心层外部。2.如权利要求1所述的mphdpe缠绕结构壁管,其特征在于,所述内粘层的横截面为u型结构,所述中心层的横截面为椭圆形,所述中心层被完全包覆在内粘层与外覆层之间;所述内粘层与中心层、内粘层与外覆层以及中心层与外覆层的熔接面均为弧形面。3.如权利要求1所述的mphdpe缠绕结构壁管,其特征在于,所述加强肋管外部还包覆有增强层,所述增强层与内粘层、外覆层和包覆层分别粘接固定。4.一种如权利要求1~3任一项所述的mphdpe缠绕结构壁管的加工工艺,其特征在于,包括以下步骤:步骤一、按重量份计,称取80~100份的高密度聚乙烯、20~36份的高密度聚丙烯、3~7份玻璃钢和6~10份黑色母粒,将四种物质混合搅拌均匀,得到第一混合物;将第一混合物投入至高温混炼机中进行高温混炼;将混炼后的第一混合物投入至螺杆挤出机中,塑化挤出;步骤二、将成型模具表面温度加热至110~130℃,然后将从螺杆挤出机中挤出的第一混合物缠绕包覆在成型模具表面,形成主体管;主体管缠绕包覆完成后,冷却放置3~5h;步骤三、按重量份计,称取80~100份的高密度聚乙烯、10~13份的色母粒和11~16份的纳米tio2粉末,将三种物质混合搅拌均匀,得到第二混合物,然后将第二混合物投入至螺杆挤出机中;再次加热成型模具,使得主体管表面熔化,然后将从螺杆挤出机中挤出的第二混合物缠绕包覆在主体管表面,在主体管外部粘接形成包覆层;步骤四、按重量份计,称取30~40份的高密度聚乙烯、3~12份的黑色母粒、10~15份的玻璃纤维以及2~10份的硼纤维,将上述物质混合搅拌均匀,得到第三混合物,并将第三混合物投入至高温混炼机中;再将熔融后的第三混合物投入至螺杆挤出机中,第三混合物通过特制挤出模具挤出得到u型横截面的内粘层;步骤五、按重量份计,称取45~50份的高密度聚乙烯、10~20份的高密度聚丙烯、5~8份的聚四氟乙烯,将上述三种物质搅拌混合,得到第四混合物;将第四混合物投入至高温混炼机中,进行熔融混炼;将熔融混炼后的第四混合物冷却3h,然后放入密闭容器中;使用空压机将密闭容器中的压力加载至330mpa,加压持续时间大于6h;加压完成后,将第四混合物投入至螺杆挤出机中进行塑形挤出;第四混合物通过特制挤出模型挤出得到椭圆截面的中心层,然后将挤出的中心层通过热熔的方式与内粘层粘接;步骤六、按重量份计,称取28~33份的高密度聚乙烯和9~12份的黑色母粒,搅拌均匀后投入高温混炼机中,混炼后再投入至螺杆挤出机,通过特制挤出模型挤出得到圆弧形截面的外覆层;将外覆层通过热熔的方式粘接在内粘层和中心层表面,从而制得加强肋管;按重量份计,称取12份的高密度聚乙烯,经熔融混炼、挤出后,得到增强层,然后将增强层熔接在加强肋管表面;步骤七、加热成型模具,使得包覆层表面熔化,然后将带增强层的加强肋管螺旋缠绕在
包覆层表面,螺旋缠绕间距为160~240mm;缠绕时,保证内粘层外部的增强层熔接在包覆层表面;缠绕完成后进行冷却,便制得mphdpe缠绕结构壁管。5.如权利要求4所述的mphdpe缠绕结构壁管的加工工艺,其特征在于,所述步骤一中螺杆挤出机的螺杆转速为65~95转/分钟,所述步骤三中螺杆挤出机的螺杆转速为30~45转/分钟,所述步骤四中螺杆挤出机的螺杆转速为65~80转/分钟,所述步骤五中螺杆挤出机的螺杆转速为60~90转/分钟,所述步骤六中螺杆挤出机的螺杆转速为40~55转/分钟。6.如权利要求4所述的mphdpe缠绕结构壁管的加工工艺,其特征在于,所述步骤七制得mphdpe缠绕结构壁管后,在缠绕结构壁管外表面涂覆环氧树脂,以保证包覆层之间的密封性和加强肋管与包覆层熔接处的密封性。7.如权利要求4所述的mphdpe缠绕结构壁管的加工工艺,其特征在于,所述步骤三中纳米tio2粉末的粒径为0.2~0.5微米。8.如权利要求4所述的mphdpe缠绕结构壁管的加工工艺,其特征在于,所述步骤四中玻璃纤维和硼纤维的添加重量比例为2∶1。9.如权利要求4所述的mphdpe缠绕结构壁管的加工工艺,其特征在于,所述步骤六和步骤七中,加热成型模具的温度不能超过240℃。10.如权利要求4所述的mphdpe缠绕结构壁管的加工工艺,其特征在于,所述步骤一中将第一混合物投入至高温混炼机中进行高温混炼的混炼温度为190~236℃,第一混合物的挤出温度为170~220℃;所述步骤三中第二混合物的挤出温度为186~240℃,成型模具的加热温度为140~170℃;所述步骤四中第三混合物的高温混炼温度为220~240℃,第三混合物的挤出温度为210~215℃;所述步骤五中第四混合物的高温混炼温度为190~280℃,第四混合物的挤出温度为238~250℃;所述步骤六中的高温混炼温度为160~170℃,外覆层的挤出温度为160~190℃。
技术总结
本发明公开了一种MPHDPE缠绕结构壁管及其加工工艺,包括:主体管,其包覆有一层包覆层;加强肋管,其螺旋缠绕在包覆层外部,加强肋管的结构包括:内粘层,其固定粘接在包覆层外部;中心层,其固定粘接在内粘层外部;外覆层,其固定粘接在内粘层和中心层外部。制备主体管;在主体管外部粘接形成包覆层;制备内粘层;制备椭圆截面的中心层,将中心层与内粘层粘接;制备外覆层,将外覆层粘接在内粘层和中心层表面,制得加强肋管;制备增强层,将增强层熔接在加强肋管表面;将带增强层的加强肋管螺旋缠绕在包覆层表面。本发明提供的缠绕结构壁管在具有优异的环刚度特性的同时,还具有极好的抗拉伸性能,可运用于埋设深度极大的管道埋设中。中。中。


技术研发人员:李祚鑫 李剑铭
受保护的技术使用者:四川潽鑫科技集团有限公司
技术研发日:2021.04.08
技术公布日:2021/6/25

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