CN111196069A - 用于增强热塑性复合管的接头及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于增强热塑性复合管的接头及其制备方法，属于管道领域。该接头通过对增强布加热并缠绕于目标增强热塑性复合管的对接部位而得到；接头的壁包括一层或多层增强布；增强布包括：芳纶纤维布、粘结于芳纶纤维布上的聚乙烯层；芳纶纤维布的厚度为0.3～0.5cm，且芳纶纤维布为平纹布；聚乙烯层的厚度为0.5～1cm。通过对增强布加热并缠绕于目标RTP管的对接部位而得到，该接头能够与RTP管的外层实现加热熔接，并提供轴向强度和环向强度，解决了RTP管连接轴向力不足问题。该增强布的经向和纬向强度大于200MPa，弹性模量大于3GPa；RTP管接头连接强度高于RTP管的强度，韧性好，不会对RTP管造成损坏，且该接头具有良好的耐冲击性、耐腐蚀性和密封性。

Description

用于增强热塑性复合管的接头及其制备方法
技术领域
本发明涉及管道领域，特别涉及一种用于增强热塑性复合管的接头及其制备方法。
背景技术
增强热塑性复合管(Reinforced thermoplastic composite pipe，RTP)由内至外顺次包括：聚乙烯内衬层、纤维带缠绕的增强层、聚乙烯保护层，这使得RTP 管具有柔韧性、耐腐蚀性、抗压强、抗划伤等性能，因而RTP管被广泛应用于油气管道领域。RTP管在应用过程中，相邻两段RTP管之间需要使用接头来进行连接。
相关技术提供的用于RTP管的接头为钢制扣压接头或电熔套筒接头。
但是，钢制扣压接头的质量太大，容易造成接头处的应力集中，易导致接头与RTP管之间发生脆性断裂。而电熔套筒接头通过自身的聚乙烯 (Polyethylene，PE)层与RTP管外层的PE层粘结并进行力的传导，容易导致 PE层断裂滑脱。并且，钢制扣压接头和电熔套筒接头不能适用于大口径的RTP 管。
发明内容
本发明实施例提供了一种用于增强热塑性复合管的接头及其制备方法，可解决上述技术问题。具体技术方案如下：
一方面，本发明实施例提供了一种用于增强热塑性复合管的接头，所述接头通过对增强布加热并缠绕于目标增强热塑性复合管的对接部位而得到；
所述接头的壁包括一层或多层所述增强布；
所述增强布包括：芳纶纤维布、粘结于所述芳纶纤维布上的聚乙烯层；
所述芳纶纤维布的厚度为0.3～0.5cm，且所述芳纶纤维布为平纹布；
所述聚乙烯层的厚度为0.5～1cm。
在一种可能的设计中，所述聚乙烯层通过粘结胶粘结于所述芳纶纤维布上。
在一种可能的设计中，所述粘结胶的材料为乙烯-醋酸乙烯共聚物。
在一种可能的设计中，所述增强布包括顺次叠层的聚乙烯层、芳纶纤维布、聚乙烯层。
另一方面，本发明实施例提供了一种用于增强热塑性复合管的接头的制备方法，所述制备方法包括：
制备增强布，其中，所述增强布包括：芳纶纤维布、粘结于所述芳纶纤维布上的聚乙烯层；所述芳纶纤维布的厚度为0.3～0.5cm，且所述芳纶纤维布为平纹布；所述聚乙烯层的厚度为0.5～1cm；
将所述增强布置于烘干箱中进行第一烘干处理；
对目标增强热塑性复合管的对接部位进行清洁处理，得到清洁后的对接部位；
采用环形加热炉对所述清洁后的对接部位进行加热至第一指定温度；
使经过所述第一烘干处理后的增强布经过张力辊、预热器后，经压紧辊压紧于所述清洁后的对接部位的表面，同时控制所述目标增强热塑性复合管转动，并控制所述环形加热炉的加热温度为第二指定温度，直至指定长度的所述增强布缠绕结束，得到所述接头。
在一种可能的设计中，所述制备增强布，包括：
对粘结胶加热至第三指定温度；
通过所述网纹辊向所述芳纶纤维布上涂布所述粘结胶，并进行第二烘干处理，得到具有粘结胶层的芳纶纤维布；
将所述粘结胶层与聚乙烯层在第四指定温度和参考贴合压力下贴合，得到增强布前置体；
对所述增强布前置体进行冷却，收卷，得到所述增强布。
在一种可能的设计中，所述第三指定温度为130℃～180℃；
所述第四指定温度为50℃～80℃；
所述参考贴合压力为0.4～1.2MPa；
所述第二烘干处理的温度为60℃～80℃。
在一种可能的设计中，所述收卷的张力为40～42dyn/cm。
在一种可能的设计中，所述第一烘干处理的温度为60℃～65℃；
所述第一指定温度为200℃～230℃；
所述第二指定温度为200℃～230℃。
在一种可能的设计中，所述张力辊的张力为40～42dyn/cm；
所述预热器的预热温度为80℃～100℃。
在一种可能的设计中，所述压紧辊的张力为40～42dyn/cm。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
本发明实施例提供的用于增强热塑性复合管的接头，通过对增强布加热并缠绕于目标RTP管的对接部位而得到，该接头能够与RTP管的外层实现加热熔接，并提供轴向强度和环向强度，解决了RTP管连接轴向力不足问题。该接头通过芳纶纤维布和聚乙烯层复合的增强布得到，使得该增强布的经向和纬向强度大于200MPa，弹性模量大于3GPa；制备的RTP管接头的连接强度高于RTP 管的强度，韧性好，不会对RTP管造成损坏，且该接头具有良好的耐冲击性、耐腐蚀性和密封性，适用于不同口径的RTP管。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的接头的制备方法流程图；
图2是本发明实施例提供的用于制备增强布的装置的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的用于制备接头的装置的结构示意图。
其中，附图标记分别表示：
1-主放卷，
2-涂胶箱，
3-第一干燥箱，
4-复合贴合辊，
5-冷却辊，
6-收卷辊，
7-第二干燥箱，
8-缠绕轮，
9-张力辊，
10-预热器，
11-压紧辊，
12-环形加热炉，
M-RTP管。
具体实施方式
除非另有定义，本发明实施例所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
一方面，本发明实施例提供了一种用于增强热塑性复合管的接头，该接头通过对增强布加热并缠绕于目标增强热塑性复合管的对接部位而得到；该接头的壁包括一层或多层增强布。其中，增强布包括：芳纶纤维布、粘结于芳纶纤维布上的聚乙烯层；芳纶纤维布的厚度为0.3～0.5cm，且芳纶纤维布为平纹布；聚乙烯层的厚度为0.5～1cm。
本发明实施例提供的用于增强热塑性复合管的接头，通过对增强布加热并缠绕于目标RTP管的对接部位而得到，该接头能够与RTP管的外层实现加热熔接，并提供轴向强度和环向强度，解决了RTP管连接轴向力不足问题。该接头通过芳纶纤维布和聚乙烯层复合的增强布得到，使得该增强布的经向和纬向强度大于200MPa，弹性模量大于3GPa；制备的RTP管接头连接强度高于RTP管的强度，韧性好，不会对RTP管造成损坏，且该接头具有良好的耐冲击性、耐腐蚀性和密封性，适用于不同口径的RTP管。
芳纶纤维布的厚度与聚乙烯层的厚度对接头的强度和韧性具有重要的影响。在本发明实施例中，芳纶纤维布的厚度可以为0.3cm、0.4cm、0.5cm等。聚乙烯层的厚度可以为0.5cm、0.6cm、0.7cm、0.8cm、0.9cm、1cm等。
如此设置，通过芳纶纤维布与聚乙烯层配合，得到了具有优异机械强度和韧性的接头，利于将RTP管有效连接。
芳纶纤维布选用平纹布，并与聚乙烯层配合作用，利于得到质地坚牢、挺刮、表面平整、轻质、耐磨性好、透气性好的接头。
本发明实施例就聚乙烯层是如何牢固地粘结于芳纶纤维布上给出一种示例：聚乙烯层通过粘结胶粘结于芳纶纤维布上。
其中，粘结胶的材料可以为乙烯-醋酸乙烯共聚物(ethylene-vinyl acetatecopolymer，EVA)，EVA热熔胶是一种不需要溶剂，不含水分，100％的固体可溶性的聚合物，在常温下为固体，加热熔融到一定程度变为能流动且具有粘性的液体粘合剂。其粘性好，不仅可以使聚乙烯层牢固地粘结于芳纶纤维布上，而且可以增加接头的强度和韧性。
作为一种示例，增强布包括：交替叠层设置的多层芳纶纤维布和多层聚乙烯层。
如此，利于得到具有优异的机械强度和弹性模量的增强布，进而利于得到具有优异的机械强度和弹性模量的接头。
举例来说，增强布包括顺次叠层的聚乙烯层、芳纶纤维布、聚乙烯层。
如此，不仅利于得到具有优异的机械强度和弹性模量的增强布，还利于增强布缠绕于RTP管的对接部位而得到接头。
另一方面，本发明实施例提供了一种用于增强热塑性复合管的接头的制备方法，如附图1所示，该制备方法包括：
步骤101、制备增强布，其中，增强布包括：芳纶纤维布、粘结于芳纶纤维布上的聚乙烯层；芳纶纤维布的厚度为0.3～0.5cm，且芳纶纤维布为平纹布；聚乙烯层的厚度为0.5～1cm。
步骤102、将增强布置于烘干箱中进行第一烘干处理。
步骤103、对目标增强热塑性复合管的对接部位进行清洁处理，得到清洁后的对接部位。
步骤104、采用环形加热炉对清洁后的对接部位进行加热至第一指定温度。
步骤105、使经过第一烘干处理后的增强布经过张力辊、预热器后，经压紧辊压紧于清洁后的对接部位的表面，同时控制目标增强热塑性复合管转动，并控制环形加热炉的加热温度为第二指定温度，直至指定长度的增强布缠绕结束，得到接头。
需要说明的是，指定长度的增强布完全缠绕在目标RTP管的对接部位上后，能够恰好形成接头，使两段RTP管之间正好连接。
本发明实施例提供的用于增强热塑性复合管的接头的制备方法简单，使该接头能够与RTP管的外层实现加热熔接，进而形成一个整体，该接头能够提供轴向强度和环向强度，解决了RTP管连接轴向力不足问题。该接头通过芳纶纤维布和聚乙烯层复合得到，使得该增强布的经向和纬向强度大于200MPa，弹性模量大于3GPa；制备的RTP管接头的连接强度高于RTP管的强度，韧性好，不会对RTP管造成损坏，且该接头具有良好的耐冲击性、耐腐蚀性和密封性，适用于不同口径的RTP管。
以下对本发明实施例提供的用于增强热塑性复合管的接头的制备方法进行详细阐述：
在步骤101中，可以通过干式复合法来制备增强布，干式复合就是将经过预处理的芳纶纤维布进行涂胶、干燥后，在一定的温度和压力下，与聚乙烯层黏着的过程。
具体地，制备增强布，包括：
步骤1011、对粘结胶加热至第三指定温度。
其中，第三指定温度为130℃～180℃，例如可以为130℃、140℃、150℃、 160℃、170℃、180℃等。
如此，能够使粘结胶充分熔融，以利于涂布到芳纶纤维布上。
步骤1012、通过网纹辊向芳纶纤维布上涂布粘结胶，并进行第二烘干处理，得到具有粘结胶层的芳纶纤维布。
通过网纹辊可以向芳纶纤维布上均匀涂覆粘结胶，利于使芳纶纤维布上的粘结胶层均一。
其中，第二烘干处理的温度可以为60℃～80℃，例如可以为60℃、63℃、 65℃、67℃、69℃、70℃、71℃、73℃、75℃、77℃、79℃、80℃等。
如此，能够使粘结胶在芳纶纤维布的表面形成粘结胶层。
步骤1013、将粘结胶层与聚乙烯层在第四指定温度和参考贴合压力下贴合，得到增强布前置体。
其中，第四指定温度为50℃～80℃，例如可以为50℃、53℃、57℃、59℃、 60℃、61℃、63℃、65℃、67℃、69℃、70℃、71℃、73℃、75℃、77℃、79℃、 80℃等。
参考贴合压力为0.4～1.2MPa，例如可以为0.4MPa、0.5MPa、0.6MPa、0.7MPa、0.8MPa、0.9MPa、1MPa、1.1MPa、1.2MPa等。
如此设置，能够使得芳纶纤维布、粘结胶层、聚乙烯层能够牢固地贴合，以形成增强布前置体。
步骤1014、对增强布前置体进行冷却，收卷，得到增强布。
通过对增强布前置体进行冷却，可以使得到的增强布的状态稳定。
其中，收卷的张力为40～42dyn/cm，例如可以为40dyn/cm、40.5dyn/cm、 41dyn/cm、41.5dyn/cm、42dyn/cm等。
如此设置收卷的张力，不仅可以对增强布进行收纳，使增强布整齐化，也不会影响增强布的机械强度和弹性模量。
对于制备增强布可以采用如附图2所示的用于制备增强布的装置，该装置包括：主放卷1、涂胶箱2、第一干燥箱3、复合贴合辊4、冷却辊5、收卷辊6、第二干燥箱7。
具体地，芳纶纤维布由主放卷1输出至涂胶箱2内进行粘结胶涂胶，经过涂胶后的芳纶纤维布进入第一干燥箱3内干燥后输出至复合贴合辊4，第二干燥箱7对聚乙烯层干燥后输出至复合贴合辊4，经复合贴合辊4压合后，得到增强布前置体。增强布前置体经冷却辊5冷却后，最后由收卷辊6收卷，得到增强布。
其中，主放卷1、复合贴合辊4、冷却辊5、收卷辊6都可以通过电机来控制其转动速度。
在步骤102中，将增强布置于烘干箱中进行烘干处理，以将其上的水分蒸发，利于后期增强布牢固地缠绕于RTP管上。
其中，第一烘干处理的温度为60℃～65℃，例如可以为60℃、61℃、62℃、 63℃、64℃、65℃等。
在步骤103中，需要将RTP管的对接部位的杂质、污物、油渍除去，以得到清洁后的对接部位，利于接头与RTP管之间的稳固连接。
在步骤104中，采用环形加热炉对清洁后的对接部位进行加热至第一指定温度，第一指定温度可以为200℃～230℃，例如可以为200℃、205℃、210℃、 215℃、220℃、225℃、230℃等。
如此，在增强布粘贴至RTP管上时，利于增强布中的聚乙烯层和粘结胶软化，并牢固地粘结在RTP管上。
在步骤105中，使经过第一干燥处理后的增强布经过张力辊伸展，并由预热器预热后，其上的粘结胶和聚乙烯层软化，进而利于将增强布压紧到清洁后的对接部位的表面，同时控制目标RTP管转动，并控制环形加热炉的加热温度为第二指定温度，直至指定长度的增强布缠绕结束。
其中，张力辊的张力为40～42dyn/cm，例如可以为40dyn/cm、40.5dyn/cm、 41dyn/cm、41.5dyn/cm、42dyn/cm等。
预热器的预热温度为80℃～100℃，例如可以为80℃、81℃、83℃、85℃、 87℃、89℃、90℃、91℃、93℃、95℃、97℃、99℃、100℃等。
压紧辊的张力为40～42dyn/cm，例如可以为40dyn/cm、40.5dyn/cm、
41dyn/cm、41.5dyn/cm、42dyn/cm等。
如此设置，能够使增强布牢固地粘结于目标RTP管的对接部位。
其中，第二指定温度为200℃～230℃，例如可以为200℃、203℃、207℃、 210℃、213℃、217℃、220℃、223℃、227℃、230℃等。
对于制备用于增强热塑性复合管的接头可以采用如附图3所示的用于制备接头的装置，该装置包括：缠绕轮8、张力辊9、预热器10、压紧辊11、环形加热炉12。其中，环形加热炉12用于对目标RTP管M的端部进行加热。缠绕轮8输出增强布后，经张力辊9输出至目标RTP管M，然后通过压紧辊11将增强布压紧于目标RTP管M上。其中，预热器10位于张力辊9和压紧辊11之间，以对压紧于目标RTP管M上的增强布进行预热。
在上述缠绕过程中，可以通过电机使缠绕轮8、张力辊9、压紧辊11、目标 RTP管M转动。
其中，环形加热炉12可以为红外环形加热炉。
上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本公开的可选实施例，在此不再一一赘述。
以上所述仅为本发明的说明性实施例，并不用以限制本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于增强热塑性复合管的接头，其特征在于，所述接头通过对增强布加热并缠绕于目标增强热塑性复合管的对接部位而得到；
所述接头的壁包括一层或多层所述增强布；
所述增强布包括：芳纶纤维布、粘结于所述芳纶纤维布上的聚乙烯层；
所述芳纶纤维布的厚度为0.3～0.5cm，且所述芳纶纤维布为平纹布；
所述聚乙烯层的厚度为0.5～1cm。
2.根据权利要求1所述的接头，其特征在于，所述聚乙烯层通过粘接胶粘结于所述芳纶纤维布上。
3.根据权利要求2所述的接头，其特征在于，所述粘结胶的材料为乙烯-醋酸乙烯共聚物。
4.根据权利要求1所述的接头，其特征在于，所述增强布包括顺次叠层的聚乙烯层、芳纶纤维布、聚乙烯层。
5.一种用于增强热塑性复合管的接头的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
制备增强布，其中，所述增强布包括：芳纶纤维布、粘结于所述芳纶纤维布上的聚乙烯层；所述芳纶纤维布的厚度为0.3～0.5cm，且所述芳纶纤维布为平纹布；所述聚乙烯层的厚度为0.5～1cm；
将所述增强布置于烘干箱中进行第一烘干处理；
对目标增强热塑性复合管的对接部位进行清洁处理，得到清洁后的对接部位；
采用环形加热炉对所述清洁后的对接部位进行加热至第一指定温度；
使经过所述第一烘干处理后的增强布经过张力辊、预热器后，经压紧辊压紧于所述清洁后的对接部位的表面，同时控制所述目标增强热塑性复合管转动，并控制所述环形加热炉的加热温度为第二指定温度，直至指定长度的所述增强布缠绕结束，得到所述接头。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述制备增强布，包括：
对粘结胶加热至第三指定温度；
通过所述网纹辊向所述芳纶纤维布上涂布所述粘结胶，并进行第二烘干处理，得到具有粘结胶层的芳纶纤维布；
将所述粘结胶层与聚乙烯层在第四指定温度和参考贴合压力下贴合，得到增强布前置体；
对所述增强布前置体进行冷却，收卷，得到所述增强布。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述第三指定温度为130℃～180℃；
所述第四指定温度为50℃～80℃；
所述参考贴合压力为0.4～1.2MPa；
所述第二烘干处理的温度为60℃～80℃。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述收卷的张力为40～42dyn/cm。
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述第一烘干处理的温度为60℃～65℃；
所述第一指定温度为200℃～230℃；
所述第二指定温度为200℃～230℃。
10.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述张力辊的张力为40～42dyn/cm；
所述预热器的预热温度为80℃～100℃；
所述压紧辊的张力为40～42dyn/cm。
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