專利名稱：一種用編織玻璃絲束復合聚烯烴增強塑料管道的制作方法
一種用編織玻璃絲束復合聚烯烴增強塑料管道的制作方法 聚烯烴塑料管道以節(jié)能、環(huán)保、可再生、生產工藝簡單、安裝方便快捷、使用不產生 二次污染等優(yōu)點，廣泛應用于工業(yè)與民用輸送冷熱介質系統(tǒng)中，全國每年以20 %的速度在 增長使用。但其線膨脹系數大、彈性模量低、環(huán)剛度低等缺點造成安裝好的管道系統(tǒng)極易產 生"彎曲、變形"現象，嚴重影響使用，阻礙大口徑聚烯烴塑料管道的發(fā)展。為此，眾多生產聚 烯烴塑料管道企業(yè)用無機粉狀、片狀、纖維狀等材料來改性聚烯烴塑料，以達到增強、增剛
的目的，以此來縮小聚烯烴塑料線膨脹系數、提高彈性模量、環(huán)剛度等性能指標。以短纖增 強的聚烯烴塑料管道只能部分改善其力學指標，達不到使用性能要求。如""專利公布了一 種用短切玻纖與晶須復合PP-R做成三層管道，其線膨脹系數降低到5. 58X10—5，還有""專 利公布了一種用短切玻纖復合PP做成三層管道，也只能部分解決了聚烯烴塑料管道的熱 脹冷縮問題。玻璃纖維絲是一種性能優(yōu)異的無機非金屬材料。英文原名為glass fiber。 它是以玻璃球或廢舊玻璃為原料經高溫熔制、拉絲、盤巻最后形成各類產品，玻璃纖維單絲 的直徑從幾個微米到二十幾米個微米，相當于一根頭發(fā)絲的1/2-1/5，每束纖維原絲都有數 根甚至數10根單絲組成，通常作為復材料中的增強材料，電絕緣材料和絕熱保溫材料，電 路基板等，廣泛應用于國民經濟各個領域。 玻璃纖維絲之特性，玻璃一般人之觀念為質硬易碎物體，并不適于作為結構用材 但如其抽成絲后，則其強度大為增加且具有柔軟性，故配合樹脂賦與形狀以后終于可以成 為優(yōu)良之結構用材。玻璃纖維絲隨其直徑變小其強度增高。作為補強材料玻璃纖維具有以 下之特點，這些特點使玻璃纖維之使用遠較其他種類纖維來得廣泛，其特性列舉如下
(1)拉伸強度高，伸長小(0. 3% )。
(2)彈性系數高，剛性佳。
(3)彈性限度內伸長量大且拉伸強度高，故吸收沖擊能量大。
(4)為無機纖維，具不燃性，耐化學性佳。
(5)吸水性小。
(6)尺度穩(wěn)定性，耐熱性均佳。
(7)加工性佳，可作成股、束、氈、織布等不同形態(tài)之產品。
(8)透明可透過光線. (9)與樹脂接著性良好之表面處理劑之開發(fā)完成。
(10)價格便宜。 玻璃纖維絲抗拉強度高，是同面積鋼材強度的20倍；然而玻璃纖維絲又是非常柔 軟的絲狀增強材料，將這種即強又軟的無機纖維通過編織機編成具有封閉、立體、網狀、整 體結構力學性能超強與高分子有機材料結合，組成具有超強抗拉強度、耐壓強度、又有非常 韌性的高級復合管道。 本發(fā)明所述的玻璃纖維絲是指經硅烷偶聯(lián)劑浸沒表面處理過的長絲單束狀。
本發(fā)明所述的玻璃纖維絲是指單絲直徑在9 30um之間，線密度在1100 2200g/km。 本發(fā)明所述的聚烯烴(PO)是指PP、 PB、 PE、 PUC中的其中一種材料。
本發(fā)明所述編織機是指工業(yè)纖維編織機。 本發(fā)明所述網狀結構是指玻璃纖維單絲之間間距約1 3mm成90°交叉，且與管 材長度軸線成45°角，其位于管材直徑斷面中部偏外表面處。 本發(fā)明增強復合管道是由三層組成內層、外層都是聚烯烴材料，中層是網狀結構 玻璃纖維絲組成。 本發(fā)明生產工藝與一般生產聚烯烴管材不同之處在于該方法為三步法①先用擠 出機與真空定徑設備生產內層塑料管材；其次再用編織機編織網狀玻璃纖維單絲附于內層 管材外表；而后再擠出機擠出外層塑料進真空定徑槽，經冷卻、牽引、標識、切割、打包等工 序來完成生產整個過程。②該管材內、外層面間是以同晶結構分子鍵合型式組成一體，形成 無機纖維材料增強與有機材料增韌完美結合，該方法有別于其它管材多層面間膠粘結構型 式。 本發(fā)明核心技術工藝就是首次采用雙真空定徑設備工藝分別生產內外層塑料管 材。 本發(fā)明核心技術工藝首次提出了用編織機編織網狀玻璃纖維單絲附于內層管材 外表的方法。 本發(fā)明核心技術是采用了高分子同晶結構技術，與無機材料表面接枝技術組成三 層的復合增強塑料管道。 本發(fā)明核心技術中取消了傳統(tǒng)生產多層復合管道時，層與層中靠膠水粘結，改用 高分子鍵合，極大提高了管材層面間結合強度和整體力學強度。 本發(fā)明核心技術還在于層面用高分子鍵合的管材，在高溫壓力狀態(tài)下，其使用壽 命比層面靠膠水粘結延長很多。 下面就結合具體實例對本發(fā)明加以說明
實例1 1、將玻璃纖維絲用硅烷偶聯(lián)劑KH550浸沒表面處理，并將處理好的長絲捻成多絲 束狀繞成困裝長度幾千米長。 2、用擠出機擠出PP-R內層管材料，再牽引機牽引下經真空定徑形成PP-R內層管 材。 3、在牽引狀態(tài)下用工業(yè)快速編織機編織用硅烷偶聯(lián)劑KH550浸沒表面處理單股 玻璃纖維絲賦予PP-R內層管材表面成網狀狀態(tài)。 4、在牽引狀態(tài)下將賦予單股網狀玻璃纖維絲的PP-R內層管材，經特制的模具中 快速加熱至內層管材外表面塑料成熔融態(tài)勢進入到下道工序中。 5、在牽引狀態(tài)下用擠出機擠出PP-R外層管材料，在復合模具作用下形成內、外二
層高分子同晶結構與玻璃纖維絲網狀中層結構的三層復合增強PP-R管道。 該三層增強PP-R管道秉承了 PP-R管道的優(yōu)點外，極大增強了抗拉強度和耐壓強
度以及環(huán)應力，其物理性能指標 抗拉強度 > 35MPa 耐壓環(huán)應力^ 12MPa(2(TC ) 環(huán)剛度 > 8級 線膨脹系數《0. 3 X 10—5
實例2 1、將玻璃纖維絲用硅烷偶聯(lián)劑KH560浸沒表面處理，并將處理好的長絲捻成5 20根多絲單股狀成困裝。 2、用擠出機擠出HD-PE內層管材料，再牽引機牽引下經真空定徑形成HD-PE內層 管材。 3、在牽引狀態(tài)下用工業(yè)快速編織機編織用硅烷偶聯(lián)劑KH560浸沒表面處理單股 玻璃纖維絲賦予HD-PE內層管材表面成網狀狀態(tài)。 4、在牽引狀態(tài)下將賦予單股網狀玻璃纖維絲的HD-PE內層管材，經特制的模具中 快速加熱至內層管材表面塑料成熔融態(tài)勢進入到下道工序中。 5、在牽引狀態(tài)下用擠出機擠出HD-PE外層管材料，在復合模具作用下形成內外二
層高分子同晶結構與玻璃纖維絲網狀中層結構的三層增強復合HD-PE管道。 該增強HD-PE管道秉承了 HD-PE管道的優(yōu)點外，極大增強了抗拉強度和耐壓強度
以及環(huán)應力，其物理性能指標 抗拉強度 > 25MPa 耐壓環(huán)應力^ 10MPa(20。C ) 環(huán)剛度 > 6級 線膨脹系數《0. 4 X 10—5 實例3 1、將玻璃纖維絲用硅烷偶聯(lián)劑KH560浸沒表面處理，并將處理好的長絲捻成5 20根多絲單股狀成困裝。 2、用擠出機擠出PB內層管材料，再牽引機牽引下經真空定徑形成HD-PE內層管 材。 3、在牽引狀態(tài)下用工業(yè)快速編織機編織用硅烷偶聯(lián)劑KH570硅烷偶聯(lián)劑表面處 理單股玻璃纖維絲賦予PB內層管材表面成網狀狀態(tài)。 4、在牽引狀態(tài)下將賦予單股網狀玻璃纖維絲的PB內層管材，經特制的模具中快 速加熱至內層管材表面塑料成熔融態(tài)勢進入到下道工序中。 5、在牽引狀態(tài)下用擠出機擠出PB外層管材料，在復合模具作用下形成內外二層
高分子同晶結構與玻璃纖維絲網狀中層結構的三層增強復合HD-PE管道。 該增強PP-R管道秉承了 PB管道的優(yōu)點外，極大增強了抗拉強度和耐壓強度以及
環(huán)應力，其物理性能指標 抗拉強度 > 28MPa。 耐壓環(huán)應力^ 10MPa(20。C )。 環(huán)剛度 >7級。 線膨脹系數《0. 5X 10—5。
權利要求
一種用編織玻璃纖維絲束復合聚烯烴增強塑料管道的制作方法。
2. 根據權利要求書1所述，其特征在于所述的編織玻璃絲束是指單絲直徑在9 30um之間，線密度在1100 2200g/km。
3. 根據權利要求書1所述，其特征在于所述的編織玻璃絲編織成網狀結構是指玻璃 纖維絲束之間間距約0.3 3mm成90。交叉，且與管材長度軸線成45°角，其位于管材直 徑斷面中部偏外表面處。
4. 根據權利要求書1所述，其特征在于所述的編織玻璃絲表面是用硅烷偶聯(lián)劑浸沒 處理。
5. 根據權利要求書1所述，其特征在于所述的聚烯烴材料是指PP、 PE、 PB、 U-PVC、 C-PUC等幾大類材料。
6. 根據權利要求書l所述，其特征在于所述的編織機是指工業(yè)用的纖維專用編織機。
7. 根據權利要求書1所述，其特征在于所述的增強管道是由三層組成，內外層是PO 材料，中間層是網狀結構的玻璃絲束組成，外層為PO材料。
8. 根據權利要求書1所述，其特征在于管材內層與外層PO材料同屬一種材料，內、外層間結合面是以同晶結構分子鍵合型式有別于其它多層面間的膠粘結構。
9. 生產工藝權利要求書1所述，其特點在于先用一臺真空定徑設備生產內層塑料管材，以利于后道工序工作并起到內定徑作用。
10. 生產工藝權利要求書2所述，其特點在于在內定徑內層塑料管材基礎上，用工業(yè)編織機將玻璃纖維絲束編成網狀結構形式附于內層塑料管材表面。
11. 生產工藝權利要求書3所述，其特點在于在玻璃纖維絲束編成網狀結構形式附于內層塑料管材表面后，用專用烘模加熱以使內層塑料管材表面在100 500um范圍內呈熔 融狀態(tài)進入到下道工序中。
12. 生產工藝權利要求書4所述，其特點在于經專用烘模加熱表面呈熔融狀態(tài)的附有 玻璃纖維絲束編成網狀結構的內層塑料管材用復合模具再擠出覆蓋一層塑料后再用一臺 真空定徑設備生產外層塑料管材。
13. 生產工藝權利要求書5所述，其特征在于其生產工藝流程如下 第一步用單螺桿擠出機擠出生產管材內層材料；第二步用管材模具來確定內層管材壁厚； 第三步用真空定徑來確定內層管材外徑尺寸； 第四步用長玻纖編織機將玻絲束成網狀覆于內層管材外表面； 第五步用熱烘模將內層管材外表面烘熱呈熔觸狀態(tài)； 第六步用第二臺單螺桿擠出機擠出生產管材內層材料； 第七步用反向抽真空模具來控制外層管材的壁厚和外徑尺寸； 第八步用水冷卻槽(箱)對復合好的管材進行冷卻定型； 第九步在定型好的管材外表面打字、標識；第十步用履帶式(叁爪式)牽引機將標識好的管材牽引到切割臺上； 第十一步用切割機按確定好的長度切割； 第十二步將合格的管材包裝入庫。
全文摘要
聚烯烴塑料管道以節(jié)能、環(huán)保、可再生等優(yōu)點現已大量應用于工業(yè)與民用輸送冷熱介質系統(tǒng)中，但其線膨脹系數大、彈性模量低、環(huán)剛度低等缺點造成安裝好的管道系統(tǒng)極易產生“彎曲、變形”現象，嚴重影響使用，阻礙大口徑聚烯烴塑料管道的發(fā)展。用短纖增強的聚烯烴塑料管道只能部分改善其力學指標，達不到使用性能要求。本技術采了用編織玻璃絲復合聚烯烴塑料三層管道，既可增強抗拉強度、耐環(huán)應力強度，又可提高管材的環(huán)剛度和韌性，徹底解決了聚烯烴塑料管道使用中存在的“彎曲、變形”等問題。該管材內、外層面間是以同晶結構分子鍵合型式組成一體，形成無機纖維材料增強與有機材料增韌完美結合，該方法有別于其它管材多層面間膠粘結構型式。
文檔編號F16L9/00GK101725773SQ200810201269
公開日2010年6月9日 申請日期2008年10月16日 優(yōu)先權日2008年10月16日
發(fā)明者林世平 申請人:林世平