本發(fā)明屬于塑料排水管道技術領域，涉及一種預浸帶纏繞結構壁管及其制備方法。
背景技術：
目前，市場上的排水管道主要有雙壁波紋管、單壁波紋管、聚乙烯/聚丙烯纏繞結構壁管(俗稱克拉管)以及鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管等。排水管道作為一種非壓力管道，環(huán)剛度是衡量其性能的最重要的性能指標之一。根據(jù)環(huán)剛度的計算公式
由于克拉管適合于大口徑的管材應用，因此得到了較廣泛的應用?？死苁鞘紫仍谀＞呱侠p繞聚乙烯或者聚丙烯扁平帶形成管材內壁，然后在扁平帶外側纏繞中空聚丙烯肋管或者聚乙烯包覆聚丙烯骨架管得到最終管材；并且隨著管道口徑的增加，內壁層厚度也需要隨之增加，這也使得原材料的消耗量大大增加。也有部分研究采用增加纏繞在內壁層外測增強肋管的直徑來提高管材的環(huán)剛度，并且降低整體管道的原料用量，進而降低成本，例如，公開號為cn202972239u的專利中介紹了一種大口徑骨架管及大口徑骨架管聚乙烯纏繞結構管材，通過增加骨架管的直徑來提高管材環(huán)剛度，雖然減少了原料用量，但此方法對生產(chǎn)設備及工藝要求更高。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術的不足，目的在于提供一種具有較高的環(huán)剛度并且在環(huán)剛度相同的情況下內壁層的原料用量又較低的預浸帶纏繞結構壁管。
為達到上述目的，本發(fā)明的解決方案是：
一種預浸帶纏繞結構壁管，其包括：中空的內平壁管，以及纏繞在內平壁管外表面上的外異型增強管。
其中，在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，內平壁管的內直徑可以為300‐3000mm，內平壁管的 厚度可以為2‐15mm。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，內平壁管可以由連續(xù)玻璃纖維增強熱塑性樹脂預浸帶制成。在連續(xù)玻璃纖維增強熱塑性樹脂預浸帶中，玻璃纖維的質量百分可以比為40‐70％，熱塑性樹脂的質量百分比可以為30‐60％。進一步地，玻璃纖維的質量百分比還可以優(yōu)選為60％，熱塑性樹脂的質量百分比還可以優(yōu)選為40％。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，熱塑性樹脂可以為聚丙烯或聚乙烯。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，外異型增強管可以為聚乙烯管、聚丙烯管、聚乙烯包覆聚丙烯骨架管、玻璃纖維增強聚乙烯管、玻璃纖維增強聚丙烯管和玻璃纖維增強聚乙烯包覆聚丙烯骨架管中的任意一種。
在聚乙烯包覆聚丙烯骨架管中，聚乙烯的質量百分數(shù)可以為10％‐20％，聚丙烯的質量百分數(shù)可以為80％‐90％。
在玻璃纖維增強聚乙烯管中，玻璃纖維的質量百分數(shù)可以為20％‐35％，聚乙烯的質量百分數(shù)可以為65％‐80％。
在玻璃纖維增強聚丙烯管中，玻璃纖維的質量百分數(shù)可以為20％‐35％，聚丙烯的質量百分數(shù)可以為65％‐80％。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，外異型增強管可以是內直徑為30‐90mm的中空圓管。
一種上述的預浸帶纏繞結構壁管的制備方法，其包括如下步驟：
(1)、加熱芯模至80‐120℃；預熱連續(xù)玻璃纖維增強熱塑性樹脂預浸帶至其表面溫度為120‐140℃；
(2)、將預熱后的連續(xù)玻璃纖維增強熱塑性樹脂預浸帶纏繞在加熱后的芯模上，繼續(xù)對該連續(xù)玻璃纖維增強熱塑性樹脂預浸帶進行加熱，直至其完全熔融，冷卻后形成內平壁管；
(3)、加熱內平壁管直至其表面熔融，從擠塑機口模擠出外異型增強管，并將其纏繞在內平壁管的外表面，冷卻后去除芯模，得到預浸帶纏繞結構壁管。
其中，在步驟(1)中，芯模的加熱方式可以為紅外加熱或火焰加熱；連續(xù)玻璃纖維增強熱塑性樹脂預浸帶的預熱方式可以為紅外預熱。
在步驟(2)中，內平壁管的厚度可以為2‐15mm。
在步驟(3)中，擠塑機口模的擠出溫度可以為170‐200℃；冷卻采用鼓風機冷卻。
由于采用上述方案，本發(fā)明的有益效果是：
本發(fā)明的內平壁管采用連續(xù)玻璃纖維增強熱塑性樹脂預浸帶制成。一方面，由于該連續(xù)玻璃纖維增強熱塑性樹脂預浸帶中含有連續(xù)玻璃纖維，因此，與僅采用由熱塑性樹脂制成的內平壁管相比，其環(huán)剛度有了很大的提高。另一方面，在需要增加內平壁管口徑的場合下， 為了維持一定的環(huán)剛度，僅采用由熱塑性樹脂制成的內平壁管的原料使用量需要有大幅度的增加；與之相比，本發(fā)明的內平壁管的原料使用量不需要有大幅度的增加，故能夠降低內平壁管的生產(chǎn)成本，并獲得綜合力學性能較好的產(chǎn)品。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的預浸帶纏繞結構壁管的縱截面示意圖。
附圖標記
內平壁管1、外異型增強管2。
具體實施方式
如圖1所示，本發(fā)明提供了一種預浸帶纏繞結構壁管，其包括內平壁管1和外異型增強管2。
其中，內平壁管1為中空結構，優(yōu)選為中空的圓管。內平壁管的內直徑優(yōu)選為300‐3000mm，厚度優(yōu)選為2‐15mm。內平壁管由連續(xù)玻璃纖維增強熱塑性樹脂預浸帶制成。在該連續(xù)玻璃纖維增強熱塑性樹脂預浸帶中，玻璃纖維的質量百分比優(yōu)選為40‐70％，熱塑性樹脂的質量百分比為30‐60％。進一步地，玻璃纖維的質量百分比還可以優(yōu)選為60％，熱塑性樹脂的質量百分比還可以優(yōu)選為40％。熱塑性樹脂可以為聚丙烯或聚乙烯。
外異型增強管2纏繞在內平壁管1的外表面上，可以為直徑是30‐90mm的實心圓管，還可以優(yōu)選為內直徑為30‐90mm的中空圓管。外異型增強管2可以為聚乙烯管、聚丙烯管、聚乙烯包覆聚丙烯骨架管、玻璃纖維增強聚乙烯管和玻璃纖維增強聚丙烯管中的任意一種。其中，當外異型增強管2為聚乙烯包覆聚丙烯骨架管時，聚乙烯的質量百分數(shù)為10％‐20％，聚丙烯的質量百分數(shù)為80％‐90％。當外異型增強管2為玻璃纖維增強聚乙烯管時，玻璃纖維的質量百分數(shù)為20％‐35％，聚乙烯的質量百分數(shù)為65％‐80％。當外異型增強管2為玻璃纖維增強聚丙烯管時，玻璃纖維的質量百分數(shù)為20％‐35％，聚丙烯的質量百分數(shù)為65％‐80％。
本發(fā)明的預浸帶纏繞結構壁管的制備方法包括如下步驟：
(1)、加熱芯模至80‐120℃；預熱連續(xù)玻璃纖維增強熱塑性樹脂預浸帶至其表面溫度為120‐140℃；
(2)、將預熱后的連續(xù)玻璃纖維增強熱塑性樹脂預浸帶纏繞在加熱后的芯模上，根據(jù)需要調節(jié)連續(xù)玻璃纖維增強熱塑性樹脂預浸帶的纏繞厚度，繼續(xù)對該連續(xù)玻璃纖維增強熱塑性樹脂預浸帶進行加熱，直至其完全熔融，冷卻后形成內平壁管；
(3)、加熱內平壁管直至其表面熔融，從擠塑機口模擠出外異型增強管，并將其按照預定的位置均勻地纏繞在內平壁管的外表面，冷卻后去除芯模，得到預浸帶纏繞結構壁管。
其中，在步驟(1)中，芯模的加熱方式為紅外加熱或火焰加熱，連續(xù)玻璃纖維增強熱塑 性樹脂預浸帶的預熱方式為紅外預熱。
在步驟(2)中，內平壁管的厚度為2‐15mm。需要根據(jù)內平壁管的預期口徑大小來選擇連續(xù)玻璃纖維增強熱塑性樹脂預浸帶的纏繞厚度，以使最終產(chǎn)生的內平壁管(具有一定的厚度)能夠提供所需的環(huán)剛度。
在步驟(3)中，擠塑機口模的擠出溫度為170‐200℃，冷卻采用鼓風機冷卻。外異型增強管的纏繞軌跡符合d＝d*cosα，其中，d為連續(xù)玻璃纖維增強熱塑性樹脂預浸帶的寬度，d為芯模的外直徑，α為纏繞角。
下面結合示實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
實施例一
本實施例的預浸帶纏繞結構壁管包括內平壁管和外異型增強管。
其中，內平壁管由連續(xù)玻璃纖維增強熱塑性樹脂預浸帶制成。在該連續(xù)玻璃纖維增強熱塑性樹脂預浸帶中，玻璃纖維的質量百分比為60％，熱塑性樹脂的質量百分比為40％。外異型增強管為聚乙烯圓管。
本實施例的預浸帶纏繞結構壁管的生產(chǎn)方法包括如下步驟：
(1)、加熱外徑為300mm的芯模至100℃；采用紅外線預熱連續(xù)玻璃纖維增強熱塑性樹脂預浸帶至其表面溫度為140℃；
(2)、將預熱后的連續(xù)玻璃纖維增強熱塑性樹脂預浸帶纏繞在加熱后的芯模上，纏繞軌跡符合d＝d*cosα(d為連續(xù)玻璃纖維增強熱塑性樹脂預浸帶的寬度，d為芯模的外直徑，α為纏繞角)，然后繼續(xù)對該連續(xù)玻璃纖維增強熱塑性樹脂預浸帶進行紅外加熱，直至其完全熔融，冷卻后得到厚度為2mm的內平壁管；
(3)、加熱內平壁管直至其表面熔融，從擠塑機口模擠出內直徑為30mm的外異型增強管(聚乙烯圓管)，口模的溫度為170℃，將其纏繞在內平壁管已經(jīng)熔融的外表面上，自然冷卻后去除芯模，得到內徑為300mm的預浸帶纏繞結構壁管。
采用gbt9647‐2003的方法測定預浸帶纏繞結構壁管的環(huán)剛度，測試結果表明，環(huán)剛度可達8kpa。
實施例二
本實施例的預浸帶纏繞結構壁管包括內平壁管和外異型增強管。
其中，內平壁管由連續(xù)玻璃纖維增強熱塑性樹脂預浸帶制成。在該連續(xù)玻璃纖維增強熱塑性樹脂預浸帶中，玻璃纖維的質量百分比為60％，熱塑性樹脂的質量百分比為40％。外異型增強管為聚乙烯包覆聚丙烯骨架圓管。
本實施例的預浸帶纏繞結構壁管的生產(chǎn)方法包括如下步驟：
(1)、加熱外徑為1500mm的芯模至100℃；采用紅外線預熱連續(xù)玻璃纖維增強熱塑性 樹脂預浸帶至其表面溫度為120℃；
(2)、將預熱后的連續(xù)玻璃纖維增強熱塑性樹脂預浸帶纏繞在加熱后的芯模上，纏繞軌跡符合d＝d*cosα(d為連續(xù)玻璃纖維增強熱塑性樹脂預浸帶的寬度，d為芯模的外直徑，α為纏繞角)，然后繼續(xù)對該連續(xù)玻璃纖維增強熱塑性樹脂預浸帶進行火焰加熱，直至其完全熔融，冷卻后得到厚度為5mm的內平壁管；
(3)、加熱內平壁管直至其表面熔融，從擠塑機口模擠出內直徑為60mm的外異型增強管(聚乙烯包覆聚丙烯骨架圓管)，口模的溫度為170℃，將其纏繞在內平壁管已經(jīng)熔融的外表面上，通過鼓風機冷卻后去除芯模，得到內徑為1500mm的預浸帶纏繞結構壁管。
采用gbt9647‐2003的方法測定預浸帶纏繞結構壁管的環(huán)剛度，測試結果表明，環(huán)剛度可達4kpa。
實施例三
本實施例的預浸帶纏繞結構壁管包括內平壁管和外異型增強管。
其中，內平壁管由連續(xù)玻璃纖維增強熱塑性樹脂預浸帶制成。在該連續(xù)玻璃纖維增強熱塑性樹脂預浸帶中，玻璃纖維的質量百分比為60％，熱塑性樹脂的質量百分比為40％。外異型增強管為聚丙烯圓管。
本實施例的預浸帶纏繞結構壁管的生產(chǎn)方法包括如下步驟：
(1)、加熱外徑為3000mm的芯模至100℃；采用紅外線預熱連續(xù)玻璃纖維增強熱塑性樹脂預浸帶至其表面溫度為140℃；
(2)、將預熱后的連續(xù)玻璃纖維增強熱塑性樹脂預浸帶纏繞在加熱后的芯模上，纏繞軌跡符合d＝d*cosα(d為連續(xù)玻璃纖維增強熱塑性樹脂預浸帶的寬度，d為芯模的外直徑，α為纏繞角)，然后繼續(xù)對該連續(xù)玻璃纖維增強熱塑性樹脂預浸帶進行火焰加熱，直至其完全熔融，冷卻后得到厚度為10mm的內平壁管；
(3)、加熱內平壁管直至其表面熔融，從擠塑機口模擠出內直徑為90mm的外異型增強管(聚丙烯圓管)，口模的溫度為200℃，將其纏繞在內平壁管已經(jīng)熔融的外表面上，通過鼓風機冷卻后去除芯模，得到內徑為3000mm的預浸帶纏繞結構壁管。
采用gbt9647‐2003的方法測定預浸帶纏繞結構壁管的環(huán)剛度，測試結果表明，環(huán)剛度可達2kpa。
上述的對實施例的描述是為便于該技術領域的普通技術人員能理解和使用本發(fā)明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于上述實施例，本領域技術人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進和修改都應該在本發(fā)明的保護范圍之內。