專利名稱：玻璃鋼增強塑料管及制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種玻璃鋼和塑料管(PVC/PE/PP)結(jié)合的增強型管道結(jié)構(gòu)和制造方 法
背景技術(shù)：
玻璃鋼管主要用于電纜保護，也可以用于路政、通信、給排水管道。通信管網(wǎng)采用PVC(即聚氯乙烯塑料)蜂窩或者梅花小口徑管、PE(聚乙烯)波紋管。城市地下管網(wǎng)中PVC 和PE各種口徑管都在運用，PE管道主要應(yīng)用于飲用水輸送系統(tǒng)、天然氣輸送系統(tǒng)、灌溉系 統(tǒng)、排污和排水系統(tǒng)；PP管道在給排水管道中廣泛運用。PVC又可分為硬聚氯乙烯(PVC-U) 和氯化聚氯乙烯(PVC-C) ；PP可以分為PP-H(均聚聚丙烯)、PP-B(嵌段共聚聚丙烯)和 PP-R(無規(guī)共聚聚丙烯)；PVC/PE/PP管在本文中統(tǒng)稱塑料管。通信管網(wǎng)運用中，以上幾種管材存在這些問題PVC/PE管道常作為光纜電纜保 護，由于強度不夠和受到化學(xué)酸土影響，經(jīng)常被破壞。玻璃鋼管韌性優(yōu)良，強度和鋼管強度 相當，具有耐腐蝕、質(zhì)輕、使用壽命長的優(yōu)點，但由玻璃長纖維纏繞形成，表面樹脂涂層很難 做到完全均勻，也就難以避免內(nèi)壁某些地方出現(xiàn)玻纖或者夾砂形成的毛刺，用于光纜保護 時，這些毛刺可能刺穿光纜，造成光信號傳送誤碼。城市地下管網(wǎng)中以上幾種管材存在這些問題添加劑融水有毒的PVC管不能用做 給水飲用管；PVC管強度不夠，在有壓環(huán)境中應(yīng)用時，大口徑管會出現(xiàn)負壓抽扁和正壓破裂 的情況。PE管耐熱性較低，承壓能力低，易造成滲漏、變形等。PP管在明裝和室外地埋施工 時，由于機械性能不能達到鋼管要求，也常常出現(xiàn)爆管和被破壞情況。在給排水管道中用玻 璃鋼自來水壓力管時，管內(nèi)壁表面樹脂涂層很難做到完全均勻，由于大量水流長期沖刷，管 道在長期使用條件下，管壁出現(xiàn)明顯分層、纖維拉伸破壞、脫落、斷裂或截面屈曲等現(xiàn)象，給 安全帶來巨大隱患。為了改善這些缺點，達到管道堅固、耐腐蝕、耐沖刷的目的，出現(xiàn)了很多新型管材 將需要加固防腐的鋼質(zhì)管道進行表面處理，做成涂塑鋼管；中國專利文獻CN1904447號所 公開的“一種耐壓管材”，其由PVC管、內(nèi)加固裝置和外加固裝置組成，其中，內(nèi)加固裝置為 纖維鋪設(shè)在管道內(nèi)，外加固裝置為環(huán)狀體環(huán)繞在管子外圍；中國專利文獻CN101476654所 公開的“PVC管加固結(jié)構(gòu)”則是用PVC包裹其中作為加固元件填充的金屬網(wǎng)格；還有通過 在PVC/PE材質(zhì)中添加玻璃纖維來增強管道性能的，這些做法效果不盡人意。內(nèi)外加固會出 現(xiàn)分層情況；添加金屬會增加成本和管重，并且金屬有極性，在某些情況，比如有電信號、內(nèi) 容物為化學(xué)物品時有安全隱患；PVC/PE材質(zhì)中添加玻璃纖維的方法，強度增加、非常有限， 而且依然不能解決毛刺現(xiàn)象、以及水流長期沖刷作用下纖維脫落脫層現(xiàn)象。中國專利文獻 CN201383023Y “復(fù)合結(jié)構(gòu)玻璃鋼通信光纜電纜保護管”發(fā)明內(nèi)容提出了玻璃鋼和PVC復(fù)合 結(jié)構(gòu)的通信光纜電纜管，但其在生產(chǎn)和制作是用粘接或者機械固件來復(fù)合為一體，這種制 作方法使產(chǎn)品內(nèi)外緊固性不夠，一體化程度不夠理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種玻璃鋼增強塑料管，其目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述諸多問題。本發(fā)明提出的玻璃鋼增強塑料管是由塑料內(nèi)模管和玻璃鋼增強層組成，所述玻璃 鋼增強層是采用生產(chǎn)玻璃鋼管的纏繞技術(shù)纏繞在塑料內(nèi)模管上而獲得。所述塑料內(nèi)模管是 現(xiàn)有普通的PVC管、PE管或PP管。內(nèi)模管可以為單孔管形式，可以是由多根單孔塑料管捆 扎之后形成的組合多孔管形式，也可以是現(xiàn)成的多孔塑料管(如PVC蜂窩管、梅花管)。玻璃鋼增強塑料管制作方法是以塑料管作為內(nèi)模管，在塑料內(nèi)模管外采用玻璃鋼 管生產(chǎn)的纏繞技術(shù)用混合不飽和聚酯樹脂或環(huán)氧樹脂的玻璃纖維絲纏繞形成纏繞層，在纏 繞層外敷不飽和聚酯樹脂外保護層，纏繞層和外保護層兩者一起構(gòu)成玻璃鋼增強層；再用 薄膜膠帶纏繞做表面休整，使整個管的外表面平整；隨后用常溫固化或者用紅外線固化，即 形成玻璃鋼增強塑料管。在制作中，纏繞層的厚度取決于管道設(shè)計的強度和剛度的綜合，纏 繞層的樹脂含量一般為35%左右，常溫固化的時間為48小時左右，若用用紅外線固化，則 一般在5分鐘左右，溫度一般控制在350°C以下。本發(fā)明的纏繞層可以纏繞一層，也可以有至少兩層，在它們之間制備有夾砂層，夾 砂層材料采用無堿玻璃纖維無捻粗砂FC或者中堿玻璃纖維無捻粗砂CC，或采用30%的石 英砂。玻璃鋼增強層部分的制造的技術(shù)標準參照中華人民共和國建材行業(yè)標準JC/ T988-2006《電纜用玻璃鋼保護管》要求，采用不飽和聚酯樹脂，其樹脂標準參照GB/T8237、 無堿玻璃纖維無捻粗紗來制造。制成標準參照GB/T21238-2007《玻璃纖維增強塑料夾砂 管》。在傳統(tǒng)玻璃鋼保護管制作中是將玻璃鋼管壁結(jié)構(gòu)從內(nèi)到外分別為玻璃鋼內(nèi)襯層、玻 璃鋼次內(nèi)襯層、玻璃鋼纏繞層、玻璃鋼外部保護層。玻璃鋼內(nèi)襯層、玻璃鋼次內(nèi)襯層起防腐、 防滲作用，纏繞層擔負起管道的強度和剛度作用，外保護層起抗老化、防腐蝕、抗日曬的作 用。為了制作玻璃鋼保護管還需要有鋼制芯模模具，制作流程中包含了一個管道纏繞成型 和脫模的程序。而在本發(fā)明中則將現(xiàn)有的塑料管作為內(nèi)模管，即直接作為內(nèi)襯材料的芯模，其作 為最后組成部分在管道固化后不從制品中取出，作用主要是形成致密的內(nèi)膜層，避免玻璃 纖維受到內(nèi)容物沖刷后分層脫的情況和玻璃纖維內(nèi)表面不規(guī)則矗起刺傷內(nèi)放光纖的。以浸 有纖維纏繞成型樹脂膠液(其膠液為不飽和聚酯樹脂)的連續(xù)玻璃鋼長纖維通過纏繞機進 行往復(fù)交叉纏繞和環(huán)向纏繞到塑料內(nèi)模管上，即把塑料內(nèi)模管直接作為了原有玻璃保護管 的內(nèi)襯層和次內(nèi)襯層，減少了樹脂用量，玻璃鋼增強層的其它制作方法與玻璃鋼管的制作 方法一樣，但是不再有原有制作工藝中脫模流程。另外，在塑料內(nèi)模管上制作做玻璃鋼增強層時，可將玻璃鋼增強層做成含三層及 更多層結(jié)構(gòu)的玻璃鋼夾砂管結(jié)構(gòu)。玻璃鋼增強層包括纏繞層和外保護層。纏繞層可以包 括內(nèi)纏繞層和外纏繞層，即至少兩層，纏繞層之間可制備夾砂層，夾砂材料可為無堿玻璃纖 維無捻粗砂(FC)或者中堿玻璃纖維無捻粗砂(CC)，標準參照GB/T18369，也可為30%的石 英砂。外保護層采用不飽和聚酯樹脂。工藝中用到的無堿玻璃纖維表面氈兜砂布標準參照 GB/T18370。采用這種夾砂層結(jié)構(gòu)，可以在保證管的強度硬度的前提下，減少樹脂和玻璃纖 維用量，節(jié)約成本，增強硬度。在管道表面形成一層密實、光滑、堅硬的外殼，能有效提高管道的抗壓、抗沖擊、耐腐蝕能力，大大提高管道使用壽命。本發(fā)明這種把塑料內(nèi)模管作為模芯，由浸有纖維纏繞成型樹脂膠液的連續(xù)玻璃鋼 長纖維直接往復(fù)纏繞到塑料內(nèi)模管外，或者還在其中設(shè)置三到多層夾砂層，形成玻璃鋼增 強塑料管的制作方法，也可用來制造玻璃鋼增強塑料管的彎頭、三通等管道連接配件。之所以分為三種塑料內(nèi)模管是根據(jù)其用途不同來決定的。玻璃鋼增強PVC管可以 用于通信領(lǐng)域作為光纜電纜保護管，由于這兩種材料都沒有極性，所以化學(xué)穩(wěn)定性好，能耐 各種酸、堿腐蝕，耐寒、抗曬、耐磨損，使用壽命確保在50年以上；材料價格低廉，PVC內(nèi)壁光 滑，能夠避免單純使用玻璃鋼管的內(nèi)壁毛刺刺穿光纜弊端。這種復(fù)合結(jié)構(gòu)的管道強度與鋼 管相當，價格遠低于鋼管，并且具有質(zhì)輕、防腐、防盜的優(yōu)勢，適于深埋和外掛。玻璃鋼增強 PVC管還可以用于城市地下管網(wǎng)排水管或者化工材料輸送管。玻璃鋼增強PE管和玻璃鋼增 強PP管可以用于城市地下管網(wǎng)給排水和供氣管，其內(nèi)壁光滑致密，避免了玻璃纖維脫層脫 落現(xiàn)象。綜上所述，本玻璃鋼增強塑料(PVC/PE/PP)管通過采用玻璃纖維均勻反復(fù)網(wǎng)狀纏 繞于塑料內(nèi)模管的形式，使得內(nèi)外結(jié)合力遠強于以粘貼、機械固件緊固、擠壓增強的方式， 這種管材優(yōu)良機械性能、良好的防腐性能、耐磨性和韌彈性良好的特點特別適合需要深埋 和外裸的管道建設(shè)。


圖1玻璃鋼夾砂層工藝2玻璃鋼增強塑料管單孔的截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3玻璃鋼增強梅花塑料管的截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖4玻璃鋼增強蜂窩塑料管的截面結(jié)構(gòu)示意5玻璃鋼增強塑料管的剖面圖；圖6玻璃鋼夾砂增強塑料管的剖面具體實施例方式以下以制作(內(nèi)徑為IlOmm玻璃鋼通信管為例)詳細舉例說明玻璃鋼增強塑料管 制作過程首先選用現(xiàn)有的PVC管，管徑為110mm，厚度為2mm。將此PVC管套在直徑為IOOmm 的鋼模上，縫隙間用填充物塞緊。在PVC外表面刷一層樹脂作為膠合劑，然后以PVC管作為 內(nèi)模管(即模芯)，通過玻璃鋼纏繞設(shè)備按照設(shè)定厚度5mm反復(fù)纏繞，其間可以制作1-3層 夾砂層，也可以全部用均勻混合了樹脂的玻璃纖維絲濕法纏繞。達到指定厚度后進行表面 覆膜平整修訂，之后常溫固化的時間為48小時左右，或用紅外線固化5分鐘左右，溫度控制 在350°C以下，使玻璃鋼纏繞層及夾砂層完全和內(nèi)模芯的PVC管層形成致密的一體，由于玻 璃纖維絲是直接纏繞在作為內(nèi)膜芯的PVC上的，故制成的玻璃鋼通信管可以直接輕松退出 鋼模，不用原來的脫模機脫模程序。制作夾砂層的工藝為圖1所示兜砂布卷曲裝置4送出兜砂布后，兜砂布6通過 水平支架5沿水平方向向上移動一段距離，在兜砂布卷曲裝置4出口沿兜砂布的水平移動 方向順序設(shè)置加料裝置1和樹脂添加裝置2，石英砂通過加料裝置1撒到兜砂布6的表面，并形成一定厚度的石英砂層，然后樹脂添加裝置2把一定量的樹脂加到石英砂層的表面， 滲透到石英砂層中，最終由石英砂層、樹脂、和兜砂布構(gòu)成的夾砂層就做好了，在套設(shè)有用 PVC/PE/PP等塑料內(nèi)模管3的帶動下，纏繞在玻璃鋼基體上，外纏繞層的外表面再敷外保護層。采用上述制備方法獲得的形成的玻璃鋼增強塑料管的截面結(jié)構(gòu)示意如圖2，其由 塑料內(nèi)模管3和玻璃鋼增強層7組成，玻璃鋼增強層7纏繞在塑料內(nèi)模管3上。塑料內(nèi)模 管3是現(xiàn)有普通的PVC管，為單孔管形式。參見圖3和圖4，塑料內(nèi)模管3也可以采用PVC 蜂窩管或梅花管等形式，或者采用由多根單孔塑料管捆扎之后形成的組合多孔管形式。參見圖5，玻璃鋼增強層7可以具有一層纏繞層71，外表面敷外保護層73。參見圖6，玻璃鋼增強層7也可以采用由兩層纏繞層71夾一層夾砂層72，外表面 再敷外保護層73的結(jié)構(gòu)形式。最后應(yīng)當說明的是以上實施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)方案 而非對其限制，尤 其是夾砂層制造工藝可以采用不同機械設(shè)備來進行。
權(quán)利要求
一種玻璃鋼增強塑料管，其特征在于所述管是由塑料內(nèi)模管和玻璃鋼增強層組成，所述玻璃鋼增強層是采用生產(chǎn)玻璃鋼管的纏繞技術(shù)將玻璃纖維纏繞在塑料內(nèi)模管上而獲得；所述塑料內(nèi)模管是單孔管、多孔管或者由多根單孔管捆扎形成的組合多孔管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃鋼增強塑料管，其特征在于所述塑料內(nèi)模管采用PVC 管、PE管或PP管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的玻璃鋼增強塑料管，其特征在于所述玻璃鋼增強層具 有纏繞層和外保護層，所述纏繞層由玻璃纖維絲和不飽和聚酯樹脂或環(huán)氧樹脂均勻混合后 通過纏繞工藝纏繞在塑料內(nèi)模管上而形成，所述外保護層覆蓋在纏繞層的表面，采用不飽 和聚酯樹脂材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的玻璃鋼增強塑料管，其特征在于所述纏繞層包括至少兩層， 在纏繞層之間還制備有夾砂層，形成玻璃鋼夾砂管形式；所述夾砂層采用無堿玻璃纖維無 捻粗砂FC或者中堿玻璃纖維無捻粗砂CC，或采用30%的石英砂。
5.權(quán)利要求4所述的玻璃鋼增強塑料管的制造方法，其特征在于所述方法是以塑料 管作為內(nèi)模管，塑料內(nèi)模管為單孔、多孔或組合多孔的塑料管，在塑料內(nèi)模管外采用玻璃鋼 管生產(chǎn)的纏繞技術(shù)用混合不飽和聚酯樹脂或環(huán)氧樹脂的玻璃纖維絲纏繞形成纏繞層，在纏 繞層外敷不飽和聚酯樹脂外保護層，纏繞層和外保護層兩者一起構(gòu)成玻璃鋼增強層；再用 薄膜膠帶纏繞做表面休整，使整個管的外表面平整；隨后用常溫固化或者用紅外線固化，即 形成玻璃鋼增強塑料管。
全文摘要
本發(fā)明一種玻璃鋼增強塑料管，其是由塑料內(nèi)模管和玻璃鋼增強層組成，所述玻璃鋼增強層是采用生產(chǎn)玻璃鋼管的纏繞技術(shù)纏繞在塑料內(nèi)模管上而獲得。所述塑料內(nèi)模管是現(xiàn)有普通的PVC管、PE管或PP管。內(nèi)模管可以為單孔管形式，或是由多根單孔塑料管捆扎之后形成的組合多孔管形式，也可以是現(xiàn)成的多孔塑料管(如PVC蜂窩管、梅花管)。本玻璃鋼增強塑料通過采用玻璃纖維均勻反復(fù)網(wǎng)狀纏繞于塑料內(nèi)模管的形式，使得內(nèi)外結(jié)合力遠強于以粘貼、機械固件緊固、擠壓增強的方式，這種管材優(yōu)良機械性能、良好的防腐性能、耐磨性和韌彈性良好的特點特別適合需要深埋和外裸的管道建設(shè)。
文檔編號F16L9/133GK101832430SQ20101018507
公開日2010年9月15日 申請日期2010年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月28日
發(fā)明者江浩 申請人:江浩