專利名稱：抗靜電阻燃玻璃鋼復合管新工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于非金屬物流輸送管道的制作工藝技術，特別適應于石油、煤礦、冶金、電力、紡織工業(yè)中防爆、防火管道的加工。
背景技術：
玻璃鋼制品中的復合管自誕生以來就受到工業(yè)界的廣泛重視，特別是該類型管道原料廣泛而低廉，加工簡易而質地堅固，強度高且耐腐蝕，特別是可以隨意加工成型。在此類產品生產中多利用玻璃纖維束、纖維制成的布、氈與熱固性樹脂為主體的膠粘合固化成型。雖然其機械強度、物理特性和耐腐蝕等化學特性上都有很明顯的優(yōu)越性，但同時也存在著易燃、易因物流通過的摩擦產生高壓靜電產生跳火缺陷，使其無法在井下，特別是易燃、易爆場合下使用。當輸送氣流中有較大固含量場合缺陷則更加突出，因而嚴重地影響到玻璃鋼復合管道的推廣應用。本行業(yè)曾研究出多種工藝加工方案來改善此類產品的這一特性，但至今并沒有理想的工藝及結構方案從根本上解決這一問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種抗靜電阻燃玻璃鋼復合管加工新工藝，其工藝目標不但要保證復合玻璃鋼強度高、耐腐蝕、加工簡便、成本低廉的傳統(tǒng)特點，而且還要達到抗靜電和阻燃的雙重效果，并具有連接方便、施工便利的優(yōu)點。
為以上發(fā)明目的的實現，關鍵在于要解決兩個重大問題一是要使在管道中流過的氣體、液體或氣固混合體在摩擦管壁時產生的靜電荷能夠迅速釋放，從而避免靜電高壓的形成起到防止高壓跳火，達到防爆的目的。同時要使形成的固化后管體改性，提高其抗燃能力，以適應于易爆、易燃的危險場合。這樣就需要在加工工藝過程中特別調配固化粘合劑的組份，以適應其特性的需要。為此，本發(fā)明中將全部加工工藝過程設計為四道工序如下第一道工序是在管形模具上加工出具有導電特性的基管?；苁欠漓o電阻燃玻璃鋼復合管的最里層。它在應用時接觸管內的流體。由輸送物流與基管的高速摩擦產生的多余電荷不能盡快地釋放就會產生電荷聚集，這是很危險的。所以，基管是個特殊的結構層，它不僅要適應磨損、抗燃，重要的是應具有良好的導電特性，所以在管形模具上利用纏繞玻璃纖維束，或用玻璃纖維制成的織物或毛氈同時涂敷熱固性樹脂膠粘合劑加工中，其關鍵要素自然是樹脂粘合劑應具有良好的導電特性，這樣在固化后形成的基管能夠保持良好的導電特性。
第二道工序是借助法蘭盤模具在基管端部加工出適應法蘭連接的邊緣和階梯性茬口。法蘭盤模具由凸形盤式底座、筒形抱砸和設在底座上的定位柱組成的?；茇Q直定位在定位柱上，然后分層纏繞鋪襯玻璃纖維束或玻璃纖維織物并涂敷熱固性復合樹脂膠，使其固化后在基管上形成階梯形茬口的同時并產生與法蘭連接的直角邊緣。當然在成型固化時應垂直加壓使邊緣外表面形成規(guī)則的密封齒形圈。此時應套入金屬法蘭盤備用。在此道工藝中，可以直接加寬端部法蘭邊緣相應幾何尺寸，將其直接加工成非金屬法蘭盤。在本道工序中特別重要的是在加工端緣的同時在基管上鋪設一根泄漏金屬線，該金屬線沿基管外表面軸向鋪設，從端部凸緣引出與法蘭盤順向引出。應用施工時將該金屬線良好接地可有效地將基管上殘存靜電荷快速引泄至地下。
第三道工序是重新將加工好端部的基管水平設置在水平放置的管形模具上。用相同的玻璃纖維材料沿基管表面逐層纏繞并涂敷固性樹脂粘合劑，直使兩端緣內側留下的階梯性茬口逐層接鋪平，最終形成基管外的完整的復合管主體強力層。本道工序中的主體強力層應體現出復合玻璃鋼管的主要物理指標，它需要有足夠的耐壓和抗彎強度，所有這部分特性應當通過粘合劑配方來加以實現，并保證相應幾何尺寸。
第四道工序是在強力層完成的基礎上在外表面層的缺陷或不夠平滑處，用玻璃纖維或織物做裝飾性修補，并用裝飾性粘合劑涂敷、抹平，待固化后再去除表面的毛刺、氣泡及膠瘤，就形成最終產品。


附圖1為基體模具示意圖。
附圖2為端部加工法蘭模具示意圖。
附圖3為端部法蘭加工示意圖。
附圖4為活動金屬法蘭結構示意圖。
附圖5為非金屬固定法蘭端部加工示意圖。
附圖6為主體強力層及表面層加工示意圖。
其中，1代表基管管形模具，1A代表玻璃纖維，2代表凸形端口法蘭模具底盤，2A代表模具抱箍，2B代表定位柱，3代表基管，4代表法蘭盤，5代表泄漏金屬線，6代表端部階梯性茬口，6A代表端口法蘭密封邊緣，7代表非金屬固定法蘭，7A代表法蘭上的密封齒子口，8代表強力層，9代表表面層。
具體實施例方式
實現第一道工序的目的的關鍵是使基管層具有良好的抗靜電與阻燃特性，為此而使用的導電性樹脂粘合劑需采取以下組份重量比組成

組份中1號為商品樹脂膠，可采用不飽和聚脂樹脂、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂均可，2號為滑石粉，3號為石墨粉，4號為活性抗靜劑，具體可采用山東濟南化工研究所公開出售的商品，商品名稱為“玻璃纖維高效抗靜電劑”，或其他同類市場商品均可。5號為阻燃劑，具體可采用水合氫氧化鋁、銻膏、溴化鋰中的任一種均可。6號為鑄石粉，7號為石英粉，8號為觸變劑，具體可采用白碳黑或玻璃微珠，9號為固化劑，具體可采用過氧化甲酮、乙酮、過氧化甲酰、過氧化環(huán)乙酮中的任一種。10號為促進劑，具體可采用環(huán)烷酸鈷或甲基苯胺，11號為稀釋劑，具體可采用丙酮、苯乙烯或酒精中的任一種。12號為金屬粉末，具體可采用鐵粉或鋁粉。
將以上組份按重量比配好，攪拌均勻成混合樹脂膠即可隨著玻璃纖維的纏繞和鋪設而涂敷，力求均勻、浸透，固化后可實現良好的設計目的。
由于對基管層導電特性的要求其加工成本較高，且其物理強度較差，所以基管層只能加工為有限的厚度。這個厚度取決于設計管道的內徑，可參考的尺寸為內徑與基管層厚度比為60∶1-100∶1。為保證基管層的加工質量，在基管成型過程中應當邊纏繞纖維或織物邊涂敷導電粘合劑，邊轉動管形模具力求纖維著膠均勻，并使纏繞過程中纖維或織物受的力不低于10公斤/平方厘米。
在達到基管層厚度的最后一層時置入L型靜電泄露導線，置入基管5表層的軸向長度約30厘米，沿端面向徑向延伸長度不少于10厘米，此時已屬于第二道工序的開始。所差的僅為在基管固化后按規(guī)定軸向尺寸兩端切齊，并去除表面毛刺、氣泡、膠瘤后準備做端面處理。
第二道工序主要是做復合管的端面處理，將端面切平的基管豎直定位在端面法蘭模具上，將靜電泄露導線鋪設，然后按設計好的端面凸緣和軸向預留階梯形茬口形狀在基管端部鋪填浸過混合樹脂膠的纖維織物、氈片，鋪填同時也伴隨逐層纏繞玻璃纖維束，直至填充滿模具，并形成沿基管軸向延伸的階梯形茬口，每個階梯間的軸向間距為5-10厘米，階梯徑向高度差為強度層厚度的1/6-1/3，階梯數為3-6個，靜電泄露金屬線在加工過程中逐層穿出沿法盤凸緣邊伸出。
第二道工序中所使用的樹脂膠的配方，要根據其成型后與強力層的結合和端部法蘭連接的物理強度需要，所以其組份配比需做相應的調整。下表中給出本道工序中樹脂混合膠的實施例。

其中各組份(1-12號)的解釋同第一道工序配方中給出的實施例解釋，所不同的是配比不同。
在本道工序加工中可以采用活動式金屬法盤圈4結構(見圖4所示)。此時在加工另一端面時應將配套加工好的法圈預套入基管3。在端部加工在纏繞與鋪填基本成型并形成錐頸后，用套入的金屬法蘭盤圈4向下施加壓力，以利于固化成型及后端部邊緣與法蘭盤圈間的配合。所形成的邊緣端面的密封齒形子口，以利于施工中的連接密封處理。如采取直接非金屬固定法蘭連接方式(如圖5所示)，既是將基管5端面邊緣加大、加厚，制成固定法蘭盤圈7，此時在加工尾期時要用同樣方法對形成的鋪設填充纖維固化前加壓成型，并借助樣板模具加工出法蘭盤的密封齒形子口7A和定位螺栓孔，以為施工連接做好準備。
端面加工處理好后，將半成品重新置于管形模具上，以進行第三道工序。
第三道工序的目標是制作強力層，以適應管道壓力和抗彎強度的需要。具體的工序是做好兩端面處理的基管重新置在管形模具之上，將玻璃纖維或其織物纏繞在基管3兩端之間的階梯形茬口6之間，強力層8與茬口6之間搭接長度也不能小于5厘米。邊涂敷熱固性樹脂粘合劑，完成茬口對接鋪平之后固化形成本復合管的主體強力層。所用的熱固性樹脂粘合劑，以阻燃和固化后的機械強度為主要的技術指標，所以其配比就與前者有了顯著差異。下面給出本道工序中所用樹脂粘合劑的配方實施例

按上表給出的材料代號順序和以上給出的重量組份配比實施例配出的粘合劑，可以按照設計要制作完成抗靜電阻燃復合玻璃鋼管的主體強力層，該層的厚度取決于所承受的工作壓力P的物流流量決定的內徑D，即t=KP·DZ·δ]]>其中P為工作壓力(公斤/平方厘米)，D為直徑(厘米)，K為安全系數，取1.5-3，δ為許可設計應力，一般取值為1000公斤/平方厘米。
主體強力層8加工開始頭兩層時可以在粘合劑中加入少量抗靜電劑或石英粉，以促進和基管面層結合強度，防止分層而降低復合管整體的機械強度。在全部茬口搭接完成之后強力層的制作即告完成。待初步固化后改換具有裝飾作用的表面粘合劑，即可進入第四道工序。
第四道工序主要是表現修整工序，將主體結構完成之后的管體上對可能加工中出現的凸凹不平處進行修補粘貼，基本完成平整光滑修飾后局部缺陷用粘合劑抹平，固化后去除毛刺、氣泡、膠瘤后即形成光滑平整復合管外表面，表面層的修整厚度在1-2毫米之間。
為適應修補裝飾工藝的需要，本工序所采用的樹脂膠合劑重量組份比實施例如下

以上實施例根據上面原料編號選取1、3、4、8、9號外還加入樹脂色素漿，是為了在表層加入產品包裝色彩。
經過以上四道工序的加工后具有優(yōu)良抗蝕、抗靜電、阻燃的樹脂粘合劑成型玻璃鋼復合管即宣告加工結束，它克服現有玻璃鋼管制品的易燃、易靜電打火的缺陷，為工業(yè)防腐管路，特別是在防火、防爆場合的應用打下了堅實的技術基礎。
權利要求
1.抗靜電阻燃玻璃鋼復合管新工藝，由玻璃纖維或玻璃纖維織物為基料，以熱固性樹脂膠為粘合固化主劑，在模具上邊纏繞基料邊涂敷粘合固化劑，最終固化后形成法蘭盤連接的管道，其特征在于該復合管新工藝由以下工序組成(1)在管形模具(1)上纏繞玻璃纖維或其織物(1A)，同時均勻涂敷具有導電特性的熱固性樹脂粘合劑，形成基管，(2)借助法蘭盤模具，在基管端部利用涂敷樹脂混合膠加纏繞成型法制成基管端部與法盤連接的邊緣(6A)及附著在基管上的階梯形茬口(6)，同時在基管(3)及邊緣(6A)部鋪設防靜電泄漏導線(5)，(3)將加工好端部的基管(3)重置管形模具(1)上，將玻璃纖維或其織物逐層纏繞在基管(3)上從端部邊緣(6A)內側至預留的階梯形茬口(6)之間，并逐層涂敷熱固性樹脂粘合固化劑，固化后形成承載本管受力的主體強力層(8)，(4)在上道工序的基礎上對全體強力層(8)表面的缺陷或不平滑處進行玻璃纖維纏繞或補缺并裝飾性樹脂粘合劑涂敷抹平，固化后消除表面毛刺、氣泡和膠瘤形成表面層(9)。
2.根據權利要求1所說的玻璃鋼復合管新工藝，其特征在于在基管加工工序中所用的具有導電特性的熱固性樹脂膠是按以下重量組份比配制而成的商品樹脂膠100份，滑石粉 15-40份，石墨粉 30-80份，抗靜劑 5-15份，阻燃劑 30-80份，鑄石粉 10-50份，石英粉 10-50份，觸變劑 2-15份，固化劑 1-8份，稀釋劑 5-20份，金屬粉末5-20份。
3.根據權利要求1所說的玻璃鋼復合管新工藝，其特征在于制造加工端部邊緣(6A)時所用的固化樹脂膠按以下組份重量比配制商品樹脂膠 100份，固化劑 1-6份，滑石粉 15-30份，石墨粉 20-40份，抗靜電劑 10-15份，阻燃劑 50-80份，鑄石粉 10-20份，石英粉 10-20份，觸變劑 2-8份，稀釋劑 5-10份，金屬粉末 5-10份，促進劑 1-6份。
4.根據權利要求1所說的玻璃鋼復合管新工藝，其特征在于加工主體強力層(8)中所用的固化樹脂膠采用以下重量組份比配制商品樹脂膠 100份，固化劑 1-6份，滑石粉 20-30份，阻燃劑 30-80份，鑄石粉 10-20份，稀釋劑 5-20份，促進劑 1-6份。
5.根據權利要求1所說的玻璃鋼復合管新工藝，其特征在于制作表面裝飾層(9)使用的固化樹脂膠采取以下組份重量比配制而成商品樹脂膠 100份，固化劑 1-6份，阻燃劑 50-100份，抗靜電劑 10-20份，促進劑 1-6份，樹脂色漿 3-5份。
6.根據權利要求1所說的玻璃鋼復合管新工藝，其特征在于基管的厚度根據設計管道內徑確定其取值范圍為60∶1-100∶1。
7.根據權利要求1所說的玻璃鋼復合管新工藝，其特征在于所制成的與基管(3)成一體的端部邊緣(6A)與基管復合部分呈階梯形茬口狀(6A)，每個階梯軸向間距為5-10厘米，設計有3-6個階梯茬口。
8.根據權利要求1所說的玻璃鋼復合管新工藝，其特征在于主體強力層(8)的厚度根據工作壓力P、流量口徑D和預置安全系數K確定，制作時主體強力層(8)與端部茬口的過渡搭接應不小于5厘米。
9.根據權利要求1所說的玻璃鋼復合管新工藝，其特征在于表面層厚度為1-2毫米。
10.根據權利要求1或3所說的玻璃鋼復合管新工藝，其特征在于端部邊緣(6A)加工工序中，可預套裝活動法蘭盤(4)，也可將邊緣(6A)幾何尺寸加大強化制成直接法蘭盤(7)式結構。
全文摘要
本發(fā)明是對現有玻璃鋼復合型管路結構和工藝的改進,特別是根據現在法蘭連接式玻璃鋼管道在物理化學性能的特殊要求所設計的加工新工藝。本工藝設計為四道工序完成,分別為基管成型、端部法蘭連接加工、強力層成型和表面裝飾,每道工序均對應特別的熱固性樹脂粘合劑配方使該工藝下的產品真正實現抗蝕、耐久、廉價的基礎上達到抗靜電和阻燃的效果。
文檔編號B29C53/56GK1371796SQ0210397
公開日2002年10月2日 申請日期2002年3月5日 優(yōu)先權日2002年3月5日
發(fā)明者倫慧東 申請人:倫慧東