CN105156772A - 一种frpp增强中空结构壁缠绕管及其加工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种FRPP增强中空结构壁缠绕管，所述缠绕管分为FRPP内层，HDPE管外层和HDPE粘连层；其中FRPP内层和HDPE管外层共同组成方形单元管件，单元管件通过HDPE粘连层进行粘结共同组成缠绕管整体，此设计一方面利用FRPP材料的高弹性模量提高管材的环刚度，另一方面利用HDPE的韧性保持管材的环柔性，而且利用HDPE材料的快速冷却结晶性能可以让中空结构的方形单元管件快速定型，保证管材的成型工艺稳定，产品性能可靠，其次还可以降低原材料的用量，增加FRPP材料在原材料中的比例，同时减轻产品质量，方便运输；该缠绕管生产工艺简便易行，同时可实现大口径缠绕管的生产。

Description

一种FRPP增强中空结构壁缠绕管及其加工工艺
技术领域
本发明涉及一种增强缠绕管，尤其涉及一种FRPP增强中空结构壁缠绕管及其加工工艺。
背景技术
随着我国经济快速发展，尤其是城市规模的不断扩大，尤其是大口径的缠绕管的需求越来越旺。传统的水泥管或钢管由于其自身缺陷，如水泥管易损，质量重，钢管质量重等缺陷而越来越少的利用到市政排水管道中。
而传统的缠绕管由于其采用波纹性的管体结构，管道具备一定的弯曲性能，但由于其是单臂实心管，原材料的用量大，且造价成本高。
申请号201120300711.2的实用新型专利《一种FRPP高强度加筋管》公开了一种以FRPP材料作为加强筋的双层缠绕管，由于其整个管材仍为实心，其重量仍较重，与传统的缠绕管相比，差异小，且FRPP材料的使用量也较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种原料用量少，产品硬度高，重量轻，成本低的FRPP增强中空结构壁缠绕管及其加工工艺。
一种FRPP增强中空结构壁缠绕管，所述缠绕管分为FRPP内层、HDPE管外层和HDPE粘连层。
其中，FRPP内层由以下组分及重量百分含量配制而成：玻纤增强PP：100~200份，功能母料：50~100份，消泡剂5~15份。
HDPE管外层由以下组分及重量百分含量配制而成：HDPE原料：50~150份，PE热熔胶：5~15份，黑色母：1~4份。
HDPE粘连层由以下组分及重量百分含量配制而成：HDPE原料：100~200份，玻纤增强PE：20~30份，PE热熔胶：10~30份，消泡剂：5~15份；黑色母：3~7份。
所述玻纤增强PP为的型号为PP-GF10；所述功能母料为75%PE树脂、20%碳酸钙和滑石粉的复合粉体、5%的助剂进行混合搅拌造粒所得产品；所述HDPE原料的型号为CRP100N或PN049或N3000或GC100S或041；所述玻纤增强PE的型号为PE-GF20；所述消泡剂为聚硅氧烷消泡剂或聚醚类消泡剂或高碳醇。
所述FRPP内层由HDPE管外层包裹，共同组成方形单元管件；所述方形单元管件之间通过HDPE粘连层连接。
所述FRPP内层为方形管状或圆形管状或椭圆形管状；所述HDPE管外层为方形管状。
一种FRPP增强中空结构壁缠绕管的制备方法，包括如下步骤：(a)FRPP内层挤出：将100~200份玻纤增强PP，50~100份功能母料，5~15份消泡剂通过混料搅拌机混合均匀，再通过单螺杆挤出设备挤出，挤出时机筒温度为180~200℃，模头温度为185~205℃，得到FRPP内层。
（b）HDPE管外层挤出：将50~150份HDPE原料，5~15份PE热熔胶，1~4份黑色母通过混合搅拌机混合均匀，通过单螺杆挤出设备在步骤（a）所得FRPP内层的外侧挤出，挤出时机筒温度为170~190℃，挤出设备的模头的温度是170~190℃，得到方形单元管件。
（c）方形单元管件缠绕与HDPE粘连层的挤出：将步骤（b）方形单元管件沿缠绕设备的缠绕导柱的进行缠绕，方形单元管件之间缠绕间隙均匀，并采用热风烘枪将方形单元管件之间的缝隙烘干，并将100~200份HDPE原料，20~30份玻纤增强PE，10~30份PE热熔胶，5~15份消泡剂，3~7份黑色母搅拌混合均匀后，采用单螺杆挤出设备，机筒温度为190~210℃，模头温度为210~230℃，将前述混合原料在方形单元管件缝隙之间进行挤出，得到“I”形粘结层，实现边缠绕，边挤出HDPE粘连层，同时根据缠绕速度将粘连好的缠绕管挤出缠绕导柱。
（d）切割分段：将步骤（c）所得的缠绕管经过量长切割，得到FRPP增强中空结构壁缠绕管直管。
所述方形单元管件沿缠绕导柱缠绕的间隙为1~10mm。
所述步骤（a）、步骤（b）、步骤（c）、步骤（d）的各步骤之间是连续性的。
本发明的的有益效果在于。
1、通过在缠绕管管材中添加FRPP空心条形管作为加强筋，不仅可以降低原材料的用量，增加FRPP材料在原材料中的比例，同时减轻产品质量，方便运输，降低原材料成本。
2、该缠绕管生产工艺简便易行，同时可实现大口径缠绕管的生产，在大口径的缠绕管生产过程中，对挤出设备没有新的要求，只需将缠绕管以方形管作为单元挤出即可，即不同口径的缠绕管的生产均只需更换不同直径的缠绕导柱即可。
3、该缠绕管生产工艺实现从FRPP内层到缠绕管的成型，整个过程都是连续化生产，工艺自动化程度高，设备要求低，同时较大程度的降低劳动力需求，整体降低劳动力成本。
附图说明
图1，缠绕管纵截面图。
图2，方形单元管件截面图。
图中说明：
1，HDPE管外层；2，FRPP内层；3，HDPE粘连层。
具体实施方式
一种FRPP增强中空结构壁缠绕管，如图1~2所示，由HDPE管外层1、FRPP内层2和HDPE粘连层3组成。
实施例1。
选用100kg型号为PP-GF10的玻纤增强PP、50kg型号为KT-570型的功能母料、5kg消泡剂进行混合搅拌，采用单螺杆挤出设备进行挤出方形方孔FRPP内层，单螺杆挤出设备机筒温度设为180℃，模头温度设为185℃。
选用50kg型号为CRP100N的HDPE原料、5kgPE热熔胶、1kg黑色母进行混合搅拌，采用单螺杆挤出设备在上述方形方孔FRPP内层四周挤出HDPE管外层，二者共同组成方形单元管件，其中单螺杆挤出设备机筒温度为170℃，模头温度为170℃。
实施例2。
同实施例1，其区别在于所述型号为pp-gf10的玻纤增强pp为150kg，所述型号为KT-570型的功能母料为75kg，所述消泡剂为10kg，所述FRPP内层的单螺杆挤出设备机筒温度为190℃，模头温度为195℃；所述型号为CRP100N的HDPE原料为100kg，所述PE热熔胶为10kg，所述黑色母为2.5kg，所述HDPE外层的挤出设备的机筒温度为180℃，模头温度为180℃。
实施例3。
同实施例1或2，其区别在于，所述型号为pp-gf10的玻纤增强pp为200kg，所述型号为KT-570型的功能母料为100kg，所述消泡剂为15kg，所述FRPP内层的单螺杆挤出设备机筒温度为200℃，模头温度为205℃；所述型号为CRP100N的HDPE原料为150kg，所述PE热熔胶为15kg，所述黑色母为4kg，所述HDPE外层的挤出设备的机筒温度为190℃，模头温度为190℃。
实施例4。
将实施例1~3所得方形单元管件在0.5m直径的缠绕柱上进行缠绕，缠绕间隔为1cm，边缠绕边对缠绕间隙进行粘结，粘结层的材料为的组成成分为100kg型号为CRP100N的HDPE原料、20kg型号为PE-GF20的玻纤增强PE，10kg的PE热熔胶，5kg消泡剂，3kg的黑色母进行混合搅拌，并采用单螺杆挤出设备对缠绕间隔进行挤出，单螺杆挤出设备的机筒温度设置为190℃，模头温度设置为210℃。挤出过程中单螺杆挤出设备是固定的，缠绕管在粘连过程中边粘连边挤出，挤出速度和缠绕管的缠绕速度协调一致，以保证单螺杆挤出设备的挤出口始终保持对准缠绕间隔。将分别对应实施例1~3按照本实施例所得管材命名为A1，B1，C1。
实施例5。
同实施例4，其区别在于，所述粘连层的材料为150kg型号为CRP100N的HDPE原料、25kg型号为PE-GF20的玻纤增强PE，20kg的PE热熔胶，10kg消泡剂，5kg的黑色母进行混合搅拌，所述单螺杆挤出设备机筒温度为200℃，模头温度为220℃。将分别对应实施例1~3按照本实施例所得管材命名为A2，B2，C2。
实施例6。
同实施例4，其区别在于，所述粘连层的材料为200kg型号为CRP100N的HDPE原料、30kg型号为PE-GF20的玻纤增强PE，30kg的PE热熔胶，15kg消泡剂，7kg的黑色母进行混合搅拌，所述单螺杆挤出设备机筒温度为210℃，模头温度为230℃。将分别对应实施例1~3按照本实施例所得管材命名为A3，B3，C3。
实施例7。
将实施例4~6所得缠绕管分别进行量长切割，每根管材长度定为4m。
实施例8。
将实施例5~7所得的缠绕管A1、A2、A3、B1、B2、B3、C1、C2、C3根据GB/T19472.2-2004分别进行物理性能和力学性能的检测。
（1）其中物理学性能主要检测管材纵向回缩率，其中各缠绕管的纵向回缩率的检测结果如下：
缠绕管编号 A1 A2 A3 B1 B2 B3 C1 C2 C3
纵向回缩率（%） 2.21 2.34 2.27 2.01 1.87 1.98 2.13 2.09 2.17
注：上述管材在检测过程中均没有出现分层和开裂现象。
（2）力学性能主要检测环刚度、冲击性能、环柔性、缝的拉伸强度。
通过上述指标的检测，本发明一种FRPP增强中空结构壁缠绕管的各项性能达标，符合国家标准，且本发明所对应的缠绕管与传统缠绕管的质量轻，HDPE原材料的应用更少，同时增加了FRPP材料的用量，另外管材中间多了许多小孔，更进一步的减少了材料的用量，较大的节约了成本。在生产工艺方面，本方法适合生产大口径的缠绕管，且对设备没有较高要求，只需缠绕导柱的直径规格能达到要求即可，对挤出设备不需进行升级。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此而限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书及其附图内容所作的等效结构或等效改造，或直接或间接运用本发明以外的其他相关领域，均可视为在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种FRPP增强中空结构壁缠绕管,其特征在于：所述缠绕管分为FRPP内层、HDPE管外层和HDPE粘连层；
其中，FRPP内层由以下组分及重量百分含量配制而成：玻纤增强PP：100~200份，功能母料：50~100份，消泡剂5~15份；
HDPE管外层由以下组分及重量百分含量配制而成：HDPE原料：50~150份，PE热熔胶：5~15份，黑色母：1~4份；
HDPE粘连层由以下组分及重量百分含量配制而成：HDPE原料：100~200份，玻纤增强PE：20~30份，PE热熔胶：10~30份，消泡剂：5~15份；黑色母：3~7份。
2.根据权利要求1所述一种FRPP增强中空结构壁缠绕管,其特征在于：所述玻纤增强PP为的型号为PP-GF10；所述功能母料为75%PE树脂、20%碳酸钙和滑石粉的复合粉体、5%的助剂进行混合搅拌造粒所得产品；所述HDPE原料的型号为CRP100N或PN049或N3000或GC100S或041；所述玻纤增强PE的型号为PE-GF20；所述消泡剂为聚硅氧烷消泡剂或聚醚类消泡剂或高碳醇。
3.根据权利要求1所述一种FRPP增强中空结构壁缠绕管,其特征在于：所述FRPP内层由HDPE管外层包裹，共同组成方形单元管件；所述方形单元管件之间通过HDPE粘连层连接。
4.根据权利要求1所述一种FRPP增强中空结构壁缠绕管,其特征在于：所述FRPP内层为方形管状或圆形管状或椭圆形管状；所述HDPE管外层为方形管状。
5.如权利要求1所述缠绕管的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(a)FRPP内层挤出：将100~200份玻纤增强PP，50~100份功能母料，5~15份消泡剂通过混料搅拌机混合均匀，再通过单螺杆挤出设备挤出，挤出时机筒温度为180~200℃，模头温度为185~205℃，得到FRPP内层；
（b）HDPE管外层挤出：将50~150份HDPE原料，5~15份PE热熔胶，1~4份黑色母通过混合搅拌机混合均匀，通过单螺杆挤出设备在步骤（a）所得FRPP内层的外侧挤出，挤出时机筒温度为170~190℃，挤出设备的模头的温度是170~190℃，得到方形单元管件；
（c）方形单元管件缠绕与HDPE粘连层的挤出：将步骤（b）方形单元管件沿缠绕设备的缠绕导柱的进行缠绕，方形单元管件之间缠绕间隙均匀，并采用热风烘枪将方形单方形单元管件缝隙之间进行挤出，得到“I”形粘结层，实现边缠绕，边挤出HDPE粘连层，同时根据缠绕速度将粘连好的缠绕管挤出缠绕导柱；
（d）切割分段：将步骤（c）所得的缠绕管经过量长切割，得到FRPP增强中空结构壁缠绕管直管。
6.根据权利要求5所述缠绕管的制备方法，其特征在于：所述方形单元管件沿缠绕导柱缠绕的间隙为1~10mm。
7.根据权利要求5所述缠绕管的制备方法，其特征在于：所述步骤（a）、步骤（b）、步骤（c）、步骤（d）的各步骤之间是连续性的。
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