聚钢管及其生产工艺
阅读说明：本技术 聚钢管及其生产工艺 (Poly steel pipe and production process thereof ) 是由 孙坚伟 于 2020-12-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种聚钢管,包括内壁功能层,所述内壁功能层的外侧设有内增强纤维聚合材料基础层,所述内增强纤维聚合材料基础层的外侧设有增强纤维复合材料缠绕编织层,所述增强纤维复合材料缠绕编织层的外侧设有外包覆聚合材料保护层。本发明内壁功能层、内增强纤维聚合材料基础层、增强纤维复合材料缠绕编织层和外包覆聚合材料保护层为由内至外的设置,其中内壁功能层主要提高该聚钢管的耐磨性以及耐腐蚀性,内增强纤维聚合材料基础层和增强纤维复合材料缠绕编织层主要提高该聚钢管的结构强度、环钢度、抗爆破压力以及抗弯强度,外包覆聚合材料保护层主要起到对该聚钢管的保护作用。(The invention discloses a polymer steel pipe which comprises an inner wall functional layer, wherein an inner reinforcing fiber polymer material base layer is arranged on the outer side of the inner wall functional layer, a reinforcing fiber composite material winding braid layer is arranged on the outer side of the inner reinforcing fiber polymer material base layer, and an outer coating polymer material protective layer is arranged on the outer side of the reinforcing fiber composite material winding braid layer. The inner wall functional layer, the inner reinforced fiber polymer material base layer, the reinforced fiber composite material winding braid layer and the outer coated polymer material protective layer are arranged from inside to outside, wherein the inner wall functional layer mainly improves the wear resistance and the corrosion resistance of the steel gathering pipe, the inner reinforced fiber polymer material base layer and the reinforced fiber composite material winding braid layer mainly improve the structural strength, the ring stiffness, the anti-explosion pressure and the anti-bending strength of the steel gathering pipe, and the outer coated polymer material protective layer mainly plays a role in protecting the steel gathering pipe.)
技术领域
本发明属于聚钢管技术领域，具体涉及一种聚钢管及其生产工艺。
背景技术
在市政供水、污水、电力管道等方面，传统的铸铁管、塑料管、玻璃钢管、水泥管用的比广泛，但每种管道都存在一定的缺陷和不足。譬如铸铁管笨重扎实，但内壁需要处理，而且存在环保问题，大口径pe管，内壁光滑，重量轻、安装方便，塑料管质量分散性大，抗爆破压力稳定性差，经常存在爆管现象，容易被挖断，玻璃钢管由于制造工艺的不可控性，质量问题经常发生，水泥管尽管过去有过作为自来水管的经历，但时间长了老化不断，暴管是经常的现象，水泥管做为污水管由于其自然属性，对碱性，酸性的污水都无法处理，作为雨水管管节之间的密封也不是一般的好处理。为此，我们提出一种聚钢管及其生产工艺，结合了铸铁管的强度、刚度、又有塑料管的轻盈和卫生和轻盈，能够克服许多传统管道的弊病。
发明内容
本发明的目的在于提供一种聚钢管及其生产工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种聚钢管，包括内壁功能层，所述内壁功能层的外侧设有内增强纤维聚合材料基础层，所述内增强纤维聚合材料基础层的外侧设有增强纤维复合材料缠绕编织层，所述增强纤维复合材料缠绕编织层的外侧设有外包覆聚合材料保护层。
优选的，所述内壁功能层的原料为硅橡胶、硅酮混合塑料、三元乙丙料、pps料、peek料、超高密度聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯中的一种或几种的混合物。
优选的，所述内增强纤维聚合材料基础层的原料为热塑形聚合物，聚丙烯系列、聚乙烯系列、聚氯乙烯系列、氯化聚氯乙烯系列，ABS系列、PET系列、peek系列、工程塑料中的一种或几种的混合物。
优选的，所述增强纤维复合材料缠绕编织层通过连续纤维进行浸胶后对内增强纤维聚合材料基础层进行环向和轴向布置，所述连续纤维通过纤维浸胶物进行浸胶。
优选的，所述连续纤维为无机纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维、芳纶纤维、PBO纤维中的一种或几种的混合物，所述纤维浸胶物为热固性系列浸胶物或者热塑性系列浸胶物，所述热固性系列浸胶物为环氧树脂、酚醛树脂、不饱和树脂中的一种或几种的混合物，所述热塑性系列浸胶物为pe、pp、pvc、pps、peek、abs中的一种或几种的混合物。
一种聚钢管的生产工艺，具体包括以下步骤：
S1、多层共挤：采用数台挤出机将原料同时挤入一个复合模头中，各层原料在模头内或外汇合形成一体，在内壁功能层外侧形成内增强纤维聚合材料基础层；
S2、真空定型：将步骤S1中挤出的原料在真空中冷却定型；
S3、连续纤维缠绕：连续纤维进行浸胶后对内增强纤维聚合材料基础层（2）进行环向和轴向布置，在内增强纤维聚合材料基础层外侧形成增强纤维复合材料缠绕编织层；
S4、热固化：将步骤S3获得的原料进行加热固化；
S5、表面挤出后定型，最后切割成所需的尺寸即可。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供的一种聚钢管及其生产工艺，本发明内壁功能层、内增强纤维聚合材料基础层、增强纤维复合材料缠绕编织层和外包覆聚合材料保护层为由内至外的设置，其中内壁功能层主要提高该聚钢管的耐磨性以及耐腐蚀性，内增强纤维聚合材料基础层和增强纤维复合材料缠绕编织层主要提高该聚钢管的结构强度、环钢度、抗爆破压力以及抗弯强度，外包覆聚合材料保护层主要起到对该聚钢管的保护作用。
附图说明
图1为本发明的侧剖结构示意图；
图2为本发明的横截面结构示意图。
图中：1内壁功能层、2内增强纤维聚合材料基础层、3增强纤维复合材料缠绕编织层、4外包覆聚合材料保护层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
本发明提供了如图1-2的一种聚钢管，包括内壁功能层1，所述内壁功能层1的外侧设有内增强纤维聚合材料基础层2，所述内增强纤维聚合材料基础层2的外侧设有增强纤维复合材料缠绕编织层3，所述增强纤维复合材料缠绕编织层3的外侧设有外包覆聚合材料保护层4。
具体的，所述内壁功能层1的原料为硅橡胶、硅酮混合塑料、三元乙丙料、pps料、peek料、超高密度聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯中的一种或几种的混合物。
具体的，所述内增强纤维聚合材料基础层2的原料为热塑形聚合物，聚丙烯系列、聚乙烯系列、聚氯乙烯系列、氯化聚氯乙烯系列，ABS系列、PET系列、peek系列、工程塑料中的一种或几种的混合物。
具体的，所述增强纤维复合材料缠绕编织层3通过连续纤维进行浸胶后对内增强纤维聚合材料基础层2进行环向和轴向布置，所述连续纤维通过纤维浸胶物进行浸胶。
具体的，所述连续纤维为无机纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维、芳纶纤维、PBO纤维中的一种或几种的混合物，所述纤维浸胶物为热固性系列浸胶物或者热塑性系列浸胶物，所述热固性系列浸胶物为环氧树脂、酚醛树脂、不饱和树脂中的一种或几种的混合物，所述热塑性系列浸胶物为pe、pp、pvc、pps、peek、abs中的一种或几种的混合物。
一种聚钢管的生产工艺，具体包括以下步骤：
S1、多层共挤：采用数台挤出机将原料同时挤入一个复合模头中，各层原料在模头内或外汇合形成一体，在内壁功能层1外侧形成内增强纤维聚合材料基础层2；
S2、真空定型：将步骤S1中挤出的原料在真空中冷却定型；
S3、连续纤维缠绕：连续纤维进行浸胶后对内增强纤维聚合材料基础层2进行环向和轴向布置，在内增强纤维聚合材料基础层2外侧形成增强纤维复合材料缠绕编织层3；
S4、热固化：将步骤S3获得的原料进行加热固化；
S5、表面挤出后定型，最后切割成所需的尺寸即可。
聚钢管概念：高分子聚合物与连续纤维增强材料通过不同形式的组合或结构优化制成管道，使产品能满足不同场合的需要的，比传统管材具有环境卫生性能好，耐暴破压力高，环钢度高、承载力强，重量轻的特点，寿命长，耐候，耐老化性能好的特点。
所述聚钢管：
a、是功能高分子材料与材料高分子分层结合，对各个层面要求辨别的非常清晰；
b、高分子材料中热材料中热塑性材料和热固性材料分层粘结；
c、增强材料连续纤维与高分子材料中的热塑性材料或热固性材料相互浸润；
d、增强材料的环向布丝和轴向布丝的结合；
f、多层单独成型结合的特点；
J、保证管道 整体性，每层之间保持结合强度要进行界面处理。
内壁功能层1：主要是针对不同的输送介质或用途赋予的一种功能性材料，譬如输水的要求清洁卫生的，污水的耐腐蚀的，输油的要求耐油的，穿电缆管道的要求润滑的，输送粉料要求耐磨的等特点设置的一种材料；
内壁功能层1的材料主要有：硅橡胶、硅酮混合塑料、三元乙丙料、pps料、peek料、超高密度聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯，聚氯乙烯；
高润滑性能：硅酮改性pp，硅酮改性pp；高耐磨性能：超高密度聚乙烯，聚四氟乙烯；高耐腐蚀性能：pp,pe、pps，peek；清洁卫生性能：pp、pe。
内增强纤维聚合材料基础层2是根据不同高分子聚合物成型的主材层，起到成型加强粘结增强层的作用；
高分子聚合物有：热塑形聚合物，聚丙烯系列、聚乙烯系列、聚氯乙烯系列、氯化聚氯乙烯系列，ABS系列、PET系列、peek系列、工程塑料类等等
增强纤维复合材料缠绕编织层3是通过连续纤维浸胶对基础层管道进行环向和轴向布置，对管道的强度、环刚度、耐温，抗压、抗暴性能达到最佳值。该树脂与基础层树脂不一体系时考虑界面处理，使基础层与增强层结合充分；
纤维浸胶物有：
热固性系列：环氧树脂、酚醛树脂、不饱和树脂；
热塑性系列：pe，pp、pvc、pps、peek、abs。
连续纤维有：无机纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维、芳纶纤维、PBO纤维等
环向布置：就是绕管道径向进行连续布丝，增加管道环刚度、抗暴能力、抗压扁力；
A、0～90度单层或多层单向缠绕，
B、0～90度单层或多层双向交叉缠绕，
C、0～90度编织，0～90度衬纱编织，包括缝编、圆织编等；
D、轴向布丝：就是沿管道纵向进行连续布丝，增加管道的抗弯强度。
外包覆聚合材料保护层4是根据管道使用的场合所接触的外表面环境所设置的一种材料，譬如室外的要考虑耐候，耐老化，海水的要考虑耐腐蚀等等。
综上所述，与现有技术相比，本发明内壁功能层1、内增强纤维聚合材料基础层2、增强纤维复合材料缠绕编织层3和外包覆聚合材料保护层4为由内至外的设置，其中内壁功能层1主要提高该聚钢管的耐磨性以及耐腐蚀性，内增强纤维聚合材料基础层2和增强纤维复合材料缠绕编织层3主要提高该聚钢管的结构强度、环钢度、抗爆破压力以及抗弯强度，外包覆聚合材料保护层4主要起到对该聚钢管的保护作用。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,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。
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