阅读说明：本技术 一种碳纤维增强的高模量缠绕管的生产方法 (Production method of carbon fiber reinforced high-modulus winding pipe ) 是由 蔡建军 夏新林 徐冬前 林侃 于 2020-04-30 设计创作，主要内容包括：本发明提出了一种碳纤维增强的高模量缠绕管的生产方法,具体包括有如下的工艺步骤：(1)将原料按比例进行称重配方；(2)把配方好的原料加入到混料机中进行混合搅拌,同时混料机中升温到熔融温度,搅拌熔融的原料,使原料在搅拌过程中改性塑化；(3)将混合好的原料加入到螺旋挤出机中,在螺旋挤出机高温加压,挤出熔融流体,熔融流体通过成型模具挤出为空心管状,并在缠绕管成型机上缠绕成型为管壁；(4)将不断增长的缠绕管切割,控制切割为所需的长度。本工艺方法提高了高模量管材成型的效率,以及提高了管材熔融料的流动性,减少成型的缺陷,降低了管材成型的难度,适合大规模的生产加工,提高了经济效益。(The invention provides a production method of a carbon fiber reinforced high-modulus winding pipe, which specifically comprises the following process steps: (1) weighing and formulating the raw materials in proportion; (2) adding the raw materials with the well-formulated formula into a mixer for mixing and stirring, simultaneously heating the mixer to a melting temperature, and stirring the melted raw materials to modify and plasticize the raw materials in the stirring process; (3) adding the mixed raw materials into a spiral extruder, pressurizing at high temperature in the spiral extruder, extruding molten fluid, extruding the molten fluid into a hollow tubular shape through a forming die, and winding and forming the hollow tubular shape on a winding pipe forming machine to form a pipe wall; (4) and cutting the continuously growing winding pipe into required lengths in a controlled manner. The process method improves the molding efficiency of the high-modulus pipe, improves the fluidity of the pipe molten material, reduces the molding defect, reduces the molding difficulty of the pipe, is suitable for large-scale production and processing, and improves the economic benefit.)

一种碳纤维增强的高模量缠绕管的生产方法

技术领域

本发明涉及一种排水管道的加工生产方法，具体是一种碳纤维增强的高模量缠绕管的生产方法。

背景技术

缠绕管是一种应用在地下管网中的污水处理的管道结构，由于其成型时，管材的中的一层或几层使用的是缠绕成型的支撑空腔结构而成型，所以被称为缠绕管，缠绕管由于采用这样的支撑结构提高了管壁的强度，就能承受更大的径向压力，降低了管体破裂的风险，并且相对于传统的管道重量轻，寿命更长，不易腐蚀，耐候性好，减少了翻修的必要性，所以有更好的经济效益；缠绕管采用的是塑性材料进行成型，生产的效率高，能快速扩大生产的规模，与如今的基础建设快速发展的趋势相适应。

缠绕管的应用场景多样，可用于常规的市政管网，也能应用到工业废水的处理中，但是工业废水的处理过程中，含有多种化工、工业加工的残渣，并具有一定的腐蚀性，如果需要较好的使用寿命，需要对管道进行改进，适应工业环境中的杂质和腐蚀性，以此来提高管道的寿命。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种碳纤维增强的高模量缠绕管的生产方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：

具体包括有如下的工艺步骤：

（1）将原料按比例进行称重配方；

（2）把配方好的原料加入到混料机中进行混合搅拌，同时混料机中升温到熔融温度，搅拌熔融的原料，使原料在搅拌过程中改性塑化；

（3）将混合好的原料加入到螺旋挤出机中，在螺旋挤出机高温加压，挤出熔融流体，熔融流体通过成型模具挤出为空心管状，并在缠绕管成型机上缠绕成型为管壁；

（4）将不断增长的缠绕管切割，控制切割为所需的长度。

本工艺方法中针对高模量的管材成型中会出现的流动不畅和有成型缺陷的问题，使用了预先混合并且结合螺旋挤出机协同工作的方式提高了高模量管材成型的效率，以及提高了管材熔融料的流动性，减少成型的缺陷，降低了管材成型的难度，适合大规模的生产加工，提高了经济效益。

在混料的过程中混料机同时具有加热和搅拌的能力，将原料中提高管材强度的成分充分的混合在原料的熔融体中，有助于提高材料强度的均匀性，并且将材料的整体强度提高，减少材料的局部缺陷区，整体提高管材的强度，在抵抗管材局部表面的应力破坏时有良好的效果，避免管材局部破碎并影响到整体的强度，混料机中混合后的熔融体可以在带有热量的状态下以熔融或者是半熔融的状态加注到螺旋挤出机中，这样可以提高加工的效率，并且在接近熔融的状态下，管材原料流动性较好，并且表面有张力，流动状态中的原料的成分的混合效果更好，螺旋挤出机通过螺旋结构增大对熔融体的挤压压力，并同时提高温度，在高压高温的状态下挤出在成型装置上，提高管材的强度，在高温熔融到快速固化的过程中提高材料的强度，增大表面硬度，提高了管材的质量。

进一步的，所述原料中的成分为：玻璃纤维5~15%，碳纤维1.5~5%，超细重钙10~50%，碳黑2~5%，偶联剂0.2~1%，硬脂酸0.3~1.2%，稳定剂0.3~0.8%，PP 80~90%，LLDPE 5~20%，消泡剂2~5%。

在加工方法的改进的同时对产品的原料进行配比的研究，最主要的特点是在原料中添加了玻璃纤维和碳纤维，其中碳纤维是一种提高强度的材料，添加碳纤维的材料具有密度小、耐腐蚀与高温、无蠕变，韧性好，耐疲劳的特点，可以减轻材料的重量，另外碳纤维是一种提高模量的材料，与玻璃纤维结合时能获得管材所期望达到的强度，整体可以达到韧性好，耐腐蚀，耐高温的优势，具有普通管材不能达到强度，可用于化工管道，特点尤为明显，能够替代化工管道中的不锈钢管材，解决了原有的管材寿命短，易腐蚀的特点。超细重钙的作用是增大材料的比重，避免在有浮力的环境中漂浮力过大，影响到管道的受力，避免管道弯曲受损，偶联剂的作用是提高材料的在熔融状态的流动性，降低加工的难度，减少在加工通道内的阻力，由于玻璃纤维和碳纤维作为添加剂后，容易破坏流动材料的表面张力，增大材料的摩擦力，通过偶联剂减少流动的阻力，并提高脱模成型时的效果。

进一步的，所述偶联剂中包括有氧化聚乙烯蜡，其重量比在整体的比重为0.3~0.8%。

氧化聚乙烯蜡具有良好的分散性，既有极优的外部润滑性，又有较强的内部润滑作用，对于增加过玻璃纤维和碳纤维的材料具有良好的润滑效果，并且能提高原料的扩散性，将着色用的碳黑更好的分散在材料中，具有更好的质量。

进一步的，所述螺旋挤出机为双螺杆挤出机，螺旋挤出机的加热温度为180℃~220℃。双螺杆挤出机可以提高挤出的压力，提高料体的流动性，降低阻力，并且温度相对传统加工更高，并且提高温度的均匀性。

进一步的，所述成型模具设置为圆筒形的套筒，并设置有轴向转动的驱动装置，在套筒上套接有缠绕管的内层，螺旋挤出机的挤出口出料的熔融体在缠绕管内层的表面螺旋缠绕并固化成型。

进一步的，所述成型模具上设置有淋水头，淋水头的淋水部分对应设置在熔融体固化后的部分的表面，淋水头的出水淋在缠绕管的表面。由于缠绕管的

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：本工艺方法中针对高模量的管材成型中会出现的流动不畅和有成型缺陷的问题，使用了预先混合并且结合螺旋挤出机协同工作的方式提高了高模量管材成型的效率，以及提高了管材熔融料的流动性，减少成型的缺陷，降低了管材成型的难度，适合大规模的生产加工，提高了经济效益。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例1一种碳纤维增强的高模量缠绕管的生产方法，具体包括有如下的工艺步骤：

（1）将原料按比例进行称重配方；

（2）把配方好的原料加入到混料机中进行混合搅拌，同时混料机中升温到熔融温度，搅拌熔融的原料，使原料在搅拌过程中改性塑化；

（3）将混合好的原料加入到螺旋挤出机中，在螺旋挤出机高温加压，挤出熔融流体，熔融流体通过成型模具挤出为空心管状，并在缠绕管成型机上缠绕成型为管壁；

（4）将不断增长的缠绕管切割，控制切割为所需的长度。

所述原料中的成分按重量比为：玻璃纤维5~15%，碳纤维1.5~5%，超细重钙10~50%，偶联剂0.2~1%，氧化聚乙烯蜡0.3~0.8%，硬脂酸0.3~1.2%，稳定剂0.3~0.8%，PP 80~90%，LLDPE 5~20%，消泡剂2~5%，以及着色剂。

所述成型模具设置为圆筒形的套筒，并设置有轴向转动的驱动装置，在套筒上套接有缠绕管的内层，螺旋挤出机的挤出口出料的熔融体在缠绕管内层的表面螺旋缠绕并固化成型。

所述成型模具上设置有淋水头，淋水头的淋水部分对应设置在熔融体固化后的部分的表面，淋水头的出水淋在缠绕管的表面。

实施例2一种碳纤维增强的高模量缠绕管的生产方法，具体包括有如下的工艺步骤：

（1）将原料按比例进行称重配方；

（2）把配方好的原料加入到混料机中进行混合搅拌，同时混料机中升温到熔融温度，搅拌熔融的原料，使原料在搅拌过程中改性塑化；

（3）将混合好的原料加入到螺旋挤出机中，在螺旋挤出机高温加压，挤出熔融流体，熔融流体通过成型模具挤出为空心管状，并在缠绕管成型机上缠绕成型为管壁；

（4）将不断增长的缠绕管切割，控制切割为所需的长度。

所述原料中的成分按重量比为：玻璃纤维5~15%，碳纤维1.5~5%，超细重钙10~50%，偶联剂0.2~1%，硬脂酸0.3~1.2%，稳定剂0.3~0.8%，PP 80~90%，LLDPE 5~20%，消泡剂2~5%，以及着色剂。

所述偶联剂中包括有氧化聚乙烯蜡，其重量比在整体的比重为0.3~0.8%。

所述螺旋挤出机为双螺杆挤出机，螺旋挤出机的加热温度为180℃~220℃。

所述成型模具设置为圆筒形的套筒，并设置有轴向转动的驱动装置，在套筒上套接有缠绕管的内层，螺旋挤出机的挤出口出料的熔融体在缠绕管内层的表面螺旋缠绕并固化成型。

所述成型模具上设置有淋水头，淋水头的淋水部分对应设置在熔融体固化后的部分的表面，淋水头的出水淋在缠绕管的表面。

所述着色剂为碳黑，其重量比在整体原料中为2~5%。

对于本领域的技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明，因此无论从哪一点看，均应将实施例看做示范性的，而非限制性的，本发明的范围由权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以叙述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。