【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于供排水管道領(lǐng)域，具體涉及一種地埋用復(fù)合結(jié)構(gòu)壁螺旋增強(qiáng)剛性纏繞管材及其加工方法。
技術(shù)介紹
1、現(xiàn)有供排水及長(zhǎng)距離輸水管道施工工程，主要采用玻璃鋼(工藝)管道與玻璃鋼夾砂管道兩種，玻璃鋼(工藝)管道具有環(huán)剛度高和使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，但因采用玻璃纖維與樹脂制成，不摻雜其他材質(zhì)的填充料，產(chǎn)品單價(jià)較高。玻璃鋼夾砂管道通過增加夾砂層，減少玻璃纖維和樹脂的材料使用量，達(dá)成降低了管道制造成本，但當(dāng)內(nèi)部水壓力顯著增加時(shí)或者受到外力沖擊時(shí)，夾砂層易破裂，從而導(dǎo)致水泄漏或整體結(jié)構(gòu)崩潰。因此，如何綜合玻璃鋼管道的高環(huán)剛度、長(zhǎng)壽命以及玻璃鋼夾砂管道的低成本特點(diǎn)于一身的玻璃鋼管材成為供排水管道市場(chǎng)的迫切需求。
2、中國(guó)專利公開號(hào)為cn103791174a的專利技術(shù)專利公開了一種復(fù)合式纏繞熱塑性玻璃鋼管材及其制備方法，該管材由內(nèi)層、中間層及外層組成，其中內(nèi)層為環(huán)向纏繞連續(xù)玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性預(yù)浸帶層，中間層為螺旋纏繞連續(xù)玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性預(yù)浸帶層，外層為環(huán)向纏繞的連續(xù)玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂預(yù)浸帶層。與現(xiàn)有玻璃鋼管材性能對(duì)比，該管材通過多層纏繞式設(shè)計(jì)提高了管材環(huán)向抗拉強(qiáng)度、軸向抗拉強(qiáng)度技術(shù)性能，以及降低了制造成本。一定程度上提高了玻璃鋼管材的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力；但該管材主體結(jié)構(gòu)的內(nèi)層、中間層及外層，雖然三層纏繞方式不同，以通過纏繞的堆疊來增加環(huán)剛度，但是三層間各自獨(dú)立設(shè)置、沒有進(jìn)行加固，導(dǎo)致管材徑向抗壓環(huán)剛度和徑向抗拉環(huán)剛度均不理想，而且外層通過纏繞層的全覆蓋堆疊纏繞，材料成本有待降低。針對(duì)該多層纏繞玻璃鋼管材依舊存在的技術(shù)問題和產(chǎn)品制造成本降
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)目的是提供一種地埋用復(fù)合結(jié)構(gòu)壁螺旋增強(qiáng)剛性纏繞管材及其加工方法，通過管材結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，在現(xiàn)有纏繞管材優(yōu)良性能基礎(chǔ)上，大幅度提高了管材徑向抗壓和抗拉環(huán)剛度，以及降低產(chǎn)品造價(jià)成本。
2、本專利技術(shù)的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
3、一種地埋用復(fù)合結(jié)構(gòu)壁螺旋增強(qiáng)剛性纏繞管材，其為復(fù)合結(jié)構(gòu)，包含由內(nèi)至外粘固為一體的內(nèi)襯層、加強(qiáng)層和纖維條柱層，所述纖維條柱層由第一纖維條柱螺旋徑向纏繞在加強(qiáng)層外側(cè)并緊固而成，其中第一纖維條柱螺旋節(jié)距為50mm—100mm，第一纖維條柱直徑與內(nèi)襯層直徑之比為1:70-1:40，第一纖維條柱與加強(qiáng)層軸線的夾角為55°-57°。第一纖維條柱包含內(nèi)芯以及纏繞在內(nèi)芯外的玻璃纖維綁帶，所述內(nèi)芯由玻璃纖維或玄武巖纖維與樹脂混合固化而成，所述樹脂為環(huán)氧樹脂或鄰苯型不飽和樹脂。
4、本技術(shù)方案還提供一種地埋用復(fù)合結(jié)構(gòu)壁螺旋增強(qiáng)剛性纏繞管材的加工方法，該方法包括以下步驟：
5、s1、使用環(huán)氧樹脂或鄰苯型不飽和樹脂與短纖維混合后通過高溫固化成型后冷卻備用，制成復(fù)合管道內(nèi)襯層；
6、s2、利用粘有樹脂的玻璃纖維或玄武巖纖維在復(fù)合管道內(nèi)襯層表面上往復(fù)纏繞成型加強(qiáng)層；
7、s3、將玻璃纖維或玄武巖纖維混合樹脂后聚攏后并利用玻璃纖維綁帶纏繞固定制成纖維條柱；
8、s4、將未固化的纖維條柱沿一方向纏繞并固定在加強(qiáng)層外，備用；
9、s5、將s4制好的管件高溫固化成型。
10、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的有益效果是，該管材通過對(duì)纖維條柱層組成材料優(yōu)化，以及將纖維條柱層按最優(yōu)螺旋徑向纏繞節(jié)距和纖維條柱層與內(nèi)襯層按比例設(shè)置，從而達(dá)成兼顧管材環(huán)剛度和產(chǎn)品生產(chǎn)成本的平衡，全面提升了管材環(huán)向抗拉強(qiáng)度、軸向抗拉強(qiáng)度、徑向抗壓和抗拉環(huán)剛度，以及降低了產(chǎn)品造價(jià)成本。
11、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本專利技術(shù)還可以做如下改進(jìn)：
12、進(jìn)一步地，上述的地埋用復(fù)合結(jié)構(gòu)壁螺旋增強(qiáng)剛性纏繞管材，在加強(qiáng)層上至少開有兩組軸向貫通加強(qiáng)層的槽孔，所述槽孔內(nèi)軸向穿置有第二纖維條柱，所述第二纖維條柱在第一纖維條柱纏繞加強(qiáng)層前穿置于所述槽孔中，第一纖維條柱螺旋徑向纏繞在加強(qiáng)層上同步形成對(duì)第二纖維條柱的限位，所述第二纖維條柱的自由端與第一纖維條柱的每個(gè)螺距節(jié)距反向纏繞，直至第二纖維條柱的兩自由端連接。
13、進(jìn)一步地，上述的地埋用復(fù)合結(jié)構(gòu)壁螺旋增強(qiáng)剛性纏繞管材，在第一纖維條柱與第二纖維條柱軸向纏繞處設(shè)有加強(qiáng)筋。
14、進(jìn)一步地，上述的地埋用復(fù)合結(jié)構(gòu)壁螺旋增強(qiáng)剛性纏繞管材，在槽孔內(nèi)設(shè)有限位環(huán)，所述限位環(huán)的內(nèi)壁上涂覆有粘膠層，限位環(huán)外壁設(shè)有凸塊以及相鎖止的卡槽；限位環(huán)內(nèi)壁黏附于所述槽孔內(nèi)，第二纖維條柱穿設(shè)于限位環(huán)上，限位環(huán)包覆第二纖維條柱并通過凸塊和卡槽相鎖止。
15、進(jìn)一步地，上述的地埋用復(fù)合結(jié)構(gòu)壁螺旋增強(qiáng)剛性纏繞管材，在槽孔兩端還設(shè)有棘輪機(jī)構(gòu)，第二纖維條柱自由端連接至棘輪機(jī)構(gòu)的擺輪上。
16、進(jìn)一步地，上述的地埋用復(fù)合結(jié)構(gòu)壁螺旋增強(qiáng)剛性纏繞管材的加工方法，驟s1，選擇環(huán)氧樹脂或鄰苯型不飽和樹脂中的一種作為基材，與短纖維按比例混合；混合物在加熱條件下倒入預(yù)先準(zhǔn)備好的模具內(nèi)，保持溫度150℃-200℃，完成高溫固化，然后逐漸降溫至室溫以避免內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生，形成均勻且無缺陷的內(nèi)襯層；步驟s2，采用玻璃纖維或玄武巖纖維，玻璃纖維或玄武巖纖維預(yù)先浸涂與內(nèi)襯層相同或相容的樹脂，在內(nèi)襯層表面上利用自動(dòng)纏繞機(jī)進(jìn)行往復(fù)纏繞，加強(qiáng)層通過反復(fù)纏繞，增強(qiáng)管道的機(jī)械強(qiáng)度和抗壓能力；步驟s3，將纏繞好的管材置于高溫固化爐中，溫度控制在150℃-200℃，根據(jù)樹脂系統(tǒng)的特性調(diào)整固化時(shí)間，固化過程中，管件在受控的溫度和壓力下進(jìn)行，以確保纖維和樹脂的完全固化和良好的粘接，固化成型后，進(jìn)行冷卻處理，保證管材的尺寸穩(wěn)定性并減少內(nèi)應(yīng)力。
17、本技術(shù)方案還提供一種地埋用復(fù)合結(jié)構(gòu)壁螺旋增強(qiáng)剛性纏繞管材的加工方法，該方法包括以下步驟：
18、s1、使用環(huán)氧樹脂或鄰苯型不飽和樹脂與短纖維混合后通過高溫固化成型后冷卻備用，制成復(fù)合管道內(nèi)襯層；
19、s2、利用粘有樹脂的玻璃纖維或玄武巖纖維在復(fù)合管道內(nèi)襯層表面上往復(fù)纏繞成型加強(qiáng)層，并在加強(qiáng)層上開設(shè)軸向貫通的槽孔，在槽孔兩端粘貼好限位環(huán)，以及設(shè)置好棘輪機(jī)構(gòu)；
20、s3、將玻璃纖維或玄武巖纖維混合樹脂后聚攏后并利用玻璃纖維綁帶纏繞固定制成纖維條柱；
21、s4、將第二纖維條柱穿置于各槽孔中，再取出第一纖維條柱，通過螺旋纏繞機(jī)將該纖維條柱纏繞在加強(qiáng)層上，然后將第二纖維條柱的自由端與第一纖維條柱的每個(gè)螺旋節(jié)距再次纏繞，將第二纖維條柱的自由端連接至棘輪機(jī)構(gòu)的擺輪上，轉(zhuǎn)動(dòng)棘輪機(jī)構(gòu)收緊第二纖維條柱，然后將限位環(huán)的凸塊和卡槽包覆第二纖維條柱；
22、s5、將s4制好的管件高溫固化成型。
23、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的有益效果是，通過第二纖維條柱對(duì)第一纖維條柱的限位加強(qiáng)設(shè)置，進(jìn)一步緊固了纖維條柱層的螺旋結(jié)構(gòu)，增加復(fù)合結(jié)構(gòu)壁螺旋增強(qiáng)剛性纏繞管材的抗壓性和穩(wěn)固性。
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1.一種地埋用復(fù)合結(jié)構(gòu)壁螺旋增強(qiáng)剛性纏繞管材，其為復(fù)合結(jié)構(gòu)，包含由內(nèi)至外粘固為一體的內(nèi)襯層(1)、加強(qiáng)層(2)和纖維條柱層(3)；其特征在于：所述纖維條柱層(3)由第一纖維條柱(31)螺旋徑向纏繞在加強(qiáng)層(2)外側(cè)并緊固而成，其中第一纖維條柱(31)螺旋節(jié)距為50mm—100mm，第一纖維條柱(31)直徑與內(nèi)襯層(1)直徑之比為1:70-1:40，第一纖維條柱(31)包含內(nèi)芯以及纏繞在內(nèi)芯外的玻璃纖維綁帶，所述內(nèi)芯由玻璃纖維或玄武巖纖維與樹脂混合固化而成，所述樹脂為環(huán)氧樹脂或鄰苯型不飽和樹脂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地埋用復(fù)合結(jié)構(gòu)壁螺旋增強(qiáng)剛性纏繞管材，其特征在于：所述加強(qiáng)層(2)上至少開有兩組軸向貫通加強(qiáng)層(2)的槽孔(4)，所述槽孔(4)內(nèi)軸向穿置有第二纖維條柱(32)，第二纖維條柱(32)在第一纖維條柱(31)纏繞加強(qiáng)層(2)前穿置于所述槽孔(4)中，第一纖維條柱(31)螺旋徑向纏繞在加強(qiáng)層(2)上同步形成對(duì)第二纖維條柱(32)的限位，所述第二纖維條柱(32)的自由端與第一纖維條柱(31)的每個(gè)螺距節(jié)距反向纏繞，直至第二纖維條柱(32)的兩自由端連接。p>
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種地埋用復(fù)合結(jié)構(gòu)壁螺旋增強(qiáng)剛性纏繞管材，其特征在于：所述第一纖維條柱(31)與第二纖維條柱(32)軸向纏繞處設(shè)有加強(qiáng)筋(8)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種地埋用復(fù)合結(jié)構(gòu)壁螺旋增強(qiáng)剛性纏繞管材，其特征在于：所述槽孔(4)內(nèi)還設(shè)有限位環(huán)(5)，所述限位環(huán)(5)的內(nèi)壁上涂覆有粘膠層，限位環(huán)(5)外壁設(shè)有凸塊(6)以及相鎖止的卡槽(7)；限位環(huán)(5)內(nèi)壁黏附于所述槽孔(4)內(nèi)，第二纖維條柱(32)穿設(shè)于限位環(huán)(5)上，限位環(huán)(5)包覆第二纖維條柱(32)并通過凸塊(6)和卡槽(7)相鎖止。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種地埋用復(fù)合結(jié)構(gòu)壁螺旋增強(qiáng)剛性纏繞管材，其特征在于：所述槽孔(4)兩端還設(shè)有棘輪機(jī)構(gòu)(9)，所述第二纖維條柱(32)自由端連接至棘輪機(jī)構(gòu)(9)的擺輪上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的一種地埋用復(fù)合結(jié)構(gòu)壁螺旋增強(qiáng)剛性纏繞管材，其特征在于：所述第一纖維條柱(31)與加強(qiáng)層(2)軸線的夾角為55°-57°。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地埋用復(fù)合結(jié)構(gòu)壁螺旋增強(qiáng)剛性纏繞管材的加工方法，其特征在于：包括以下步驟：
8.如權(quán)利要求7所述的一種地埋用復(fù)合結(jié)構(gòu)壁螺旋增強(qiáng)剛性纏繞管材加工方法，其特征在于：步驟S1，選擇環(huán)氧樹脂或鄰苯型不飽和樹脂中的一種作為基材，與短纖維按比例混合；混合物在加熱條件下倒入預(yù)先準(zhǔn)備好的模具內(nèi)，保持溫度150℃-200℃，完成高溫固化，然后逐漸降溫至室溫以避免內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生，形成均勻且無缺陷的內(nèi)襯層(1)；步驟S2，采用玻璃纖維或玄武巖纖維，玻璃纖維或玄武巖纖維預(yù)先浸涂與內(nèi)襯層(1)相同或相容的樹脂，在內(nèi)襯層(1)表面上利用自動(dòng)纏繞機(jī)進(jìn)行往復(fù)纏繞，加強(qiáng)層(2)通過反復(fù)纏繞，增強(qiáng)管道的機(jī)械強(qiáng)度和抗壓能力；步驟S3，將纏繞好的管材置于高溫固化爐中，溫度控制在150℃-200℃，根據(jù)樹脂系統(tǒng)的特性調(diào)整固化時(shí)間，固化過程中，管件在受控的溫度和壓力下進(jìn)行，以確保纖維和樹脂的完全固化和良好的粘接，固化成型后，進(jìn)行冷卻處理，保證管材的尺寸穩(wěn)定性并減少內(nèi)應(yīng)力。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的地埋用復(fù)合結(jié)構(gòu)壁螺旋增強(qiáng)剛性纏繞管材的加工方法，其特征在于：包括以下步驟：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種地埋用復(fù)合結(jié)構(gòu)壁螺旋增強(qiáng)剛性纏繞管材，其為復(fù)合結(jié)構(gòu)，包含由內(nèi)至外粘固為一體的內(nèi)襯層(1)、加強(qiáng)層(2)和纖維條柱層(3)；其特征在于：所述纖維條柱層(3)由第一纖維條柱(31)螺旋徑向纏繞在加強(qiáng)層(2)外側(cè)并緊固而成，其中第一纖維條柱(31)螺旋節(jié)距為50mm—100mm，第一纖維條柱(31)直徑與內(nèi)襯層(1)直徑之比為1:70-1:40，第一纖維條柱(31)包含內(nèi)芯以及纏繞在內(nèi)芯外的玻璃纖維綁帶，所述內(nèi)芯由玻璃纖維或玄武巖纖維與樹脂混合固化而成，所述樹脂為環(huán)氧樹脂或鄰苯型不飽和樹脂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地埋用復(fù)合結(jié)構(gòu)壁螺旋增強(qiáng)剛性纏繞管材，其特征在于：所述加強(qiáng)層(2)上至少開有兩組軸向貫通加強(qiáng)層(2)的槽孔(4)，所述槽孔(4)內(nèi)軸向穿置有第二纖維條柱(32)，第二纖維條柱(32)在第一纖維條柱(31)纏繞加強(qiáng)層(2)前穿置于所述槽孔(4)中，第一纖維條柱(31)螺旋徑向纏繞在加強(qiáng)層(2)上同步形成對(duì)第二纖維條柱(32)的限位，所述第二纖維條柱(32)的自由端與第一纖維條柱(31)的每個(gè)螺距節(jié)距反向纏繞，直至第二纖維條柱(32)的兩自由端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種地埋用復(fù)合結(jié)構(gòu)壁螺旋增強(qiáng)剛性纏繞管材，其特征在于：所述第一纖維條柱(31)與第二纖維條柱(32)軸向纏繞處設(shè)有加強(qiáng)筋(8)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種地埋用復(fù)合結(jié)構(gòu)壁螺旋增強(qiáng)剛性纏繞管材，其特征在于：所述槽孔(4)內(nèi)還設(shè)有限位環(huán)(5)，所述限位環(huán)(5)的內(nèi)壁上涂覆有粘膠層，限位環(huán)(5)外壁設(shè)有凸塊(6)以及相鎖止的卡槽(7)；限位環(huán)(5)內(nèi)壁黏附于所述槽孔(4)內(nèi)，第二纖維條柱(32)穿設(shè)于限...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：馮卓，呂赫，鄭洲，楊廣，王璐璐，程龍，李根，陳勇，呂士賓，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：新疆強(qiáng)州玻璃鋼管業(yè)有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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