一種增強(qiáng)熱塑性塑料管的制備工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種管材制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種增強(qiáng)熱塑性塑料管的制備工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著管道運(yùn)輸?shù)牟粩喟l(fā)展，被輸送物料已擴(kuò)大到固體、固-液、氣-液和含硫高粘 物料，特別是油氣田、化工、電力、礦山、煤礦、航道疏浚等領(lǐng)域，對(duì)管道的性能更有特殊要 求。要設(shè)計(jì)制造一種適應(yīng)野外各種復(fù)雜地形及環(huán)境條件，具有抗沖擊、耐腐蝕、重量輕、抗結(jié) 垢、低摩阻、耐低溫綜合力學(xué)性能的高承壓復(fù)合管材，除了合理設(shè)計(jì)管材結(jié)構(gòu)、選用高質(zhì)量 材料、合理成分配比外，其管材制備工藝同樣是決定和提高管材各項(xiàng)性能的關(guān)鍵因素。現(xiàn) 有熱塑性塑料管材的制備工藝存在如下缺點(diǎn)，1.增強(qiáng)層纏繞間隙大（8. 0-15. 0D)，承壓能 力低于3. 5MPa ;2.覆塑增強(qiáng)帶的加熱，采用燈管加熱，增強(qiáng)帶纏繞后加熱不均勻，增強(qiáng)帶中 的粘接樹(shù)脂不能充分熔融，層與層之間的粘接強(qiáng)度差，造成管材承壓能力、抗沖擊性能差； 3.沒(méi)有采用共擠模具擠出的工藝技術(shù)，所生產(chǎn)管材使用溫度在65°C以下，耐腐蝕性能差， 無(wú)法滿足管道運(yùn)輸?shù)牟粩喟l(fā)展的形勢(shì)要求；4.管接頭數(shù)量多，管米重質(zhì)量大，增加管道工 程安裝難度，安裝成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有熱塑性塑料管材制備工藝技術(shù)中的不足，提供"一種 增強(qiáng)熱塑性塑料管的制備工藝"。該制備工藝所制造的增強(qiáng)熱塑性塑料管承壓高、抗沖擊、 耐腐蝕、耐候性能好、壁厚薄、重量輕，該制備工藝是一種生產(chǎn)效率高、成本低的增強(qiáng)熱塑性 塑料管的制備工藝。
[0004] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：一種改進(jìn)的增強(qiáng)熱 塑性塑料管，由內(nèi)管層、增強(qiáng)層、保護(hù)層三層材料復(fù)合而成，所述內(nèi)管層所用材質(zhì)為PE80、 PE100、HDPE、PERT中的一種，改性材料所用材質(zhì)為PP、PA11、PA12、PEX或其他改性塑料中 的一種，所述增強(qiáng)層為帶狀纏繞結(jié)構(gòu)，所用材質(zhì)為合成纖維、玻璃纖維、碳纖維、金屬絲/繩 中的一種，所述保護(hù)層所用材質(zhì)為改性聚乙烯。該增強(qiáng)熱塑性塑料管的制備工藝包括如下 步驟：
[0005] (-）·內(nèi)管層制備
[0006] (1)備料
[0007] (2)送料：將內(nèi)管層材料送入第一擠出機(jī)，將改性材料送入第二擠出機(jī)，均由真空 吸料器送入；
[0008] (3)加熱：加熱溫度155 - 210°C，熔壓保護(hù)閥值50MPa，；
[0009] (4)共擠：加熱溫度195 - 240°C，螺桿擠出轉(zhuǎn)速5 - 100r/min，主擠力矩保護(hù)閥 值 100% ;
[0010] (5)成型：真空定徑、冷卻、吹干、牽引，制成內(nèi)管，冷卻溫度15 - 20°C，牽引速度 0· 5 - 5. OOm/min，真空度為一0· 02 --0· 05MPa。
[0011] (二）增強(qiáng)層制備
[0012] (1)纏繞：轉(zhuǎn)速5 - 25. 5r/min，帶張力為阻尼電機(jī)輸出力矩的20 - 50%，纏繞間 隙 0· 2 - 0. 5mm，管速度 0· 5 - 5m/min,;
[0013] (2)加熱：燈管預(yù)熱溫度180 - 200°C，高頻加熱高頻輸出電流143 - 330A，溫度 165 - 21(TC。
[0014] (三）保護(hù)層制備
[0015] (1)送料：將保護(hù)層材料送入第三擠出機(jī)，
[0016] (2)加熱：加熱溫度 155 - 210°C ;
[0017] (3)成型：包覆、冷卻、吹干、牽引。
[0018] (四）管材成型：噴碼、打標(biāo)、切割、收卷、打包。
[0019] 進(jìn)一步的技術(shù)方案是，在上述步驟(一）（3)、（4)及(三）（2)中，螺桿擠出機(jī)筒和 模具加熱由三級(jí)六區(qū)加熱階段完成，機(jī)筒加熱溫度為，一級(jí)加熱：1 一 6區(qū)，155 - 200°C，二 級(jí)加熱：1 - 6區(qū)，160 - 205°C，三級(jí)加熱：1 - 6區(qū)，165 -2KTC，模具加熱溫度為，一級(jí)加 熱：1 - 6 區(qū)，195 - 230°C，二級(jí)加熱：1 - 6 區(qū)，200 - 235°C，三級(jí)加熱：1 - 6 區(qū)，205 - 240。。。
[0020] 進(jìn)一步的技術(shù)方案是，在上述步驟(二）（1)中，所述纏繞與內(nèi)管軸心線成 50° -60°角度，呈帶狀材料雙向交叉纏繞結(jié)構(gòu)，由左螺旋纏繞層和右螺旋纏繞層組成。
[0021] 采用本發(fā)明制備方法生產(chǎn)的增強(qiáng)熱塑性塑料管與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0022] 1.該制備工藝所制造的增強(qiáng)熱塑性塑料管承壓高、抗沖擊、耐腐蝕、耐磨損、耐候 耐溫性能好、壁厚薄、重量輕，該制備工藝是一種生產(chǎn)效率高、成本低的增強(qiáng)熱塑性塑料管 的制備工藝。其承壓能力可達(dá)32MPa，抗沖擊能力可達(dá)130KJ/m 2。
[0023] 2、本發(fā)明采用的制備工藝，因內(nèi)管為共擠模具擠出式一體成型，不存在焊縫，不僅 可以很好地承受內(nèi)壓，提高耐候耐溫性能，而且生產(chǎn)效率高。
[0024] 3、通過(guò)設(shè)置纏繞結(jié)構(gòu)壁的增強(qiáng)層和改性聚乙烯材料的保護(hù)層，本發(fā)明采用高強(qiáng)度 鋼絲繩高密度小間隙雙向纏繞增強(qiáng)，有效提高了管材的環(huán)剛度，提高了管材的承受外壓能 力，在同一管徑相同管重的條件下，管材的承壓能力大大提高，使用可靠性強(qiáng)，適用范圍廣 泛。
[0025] 4.本發(fā)明因內(nèi)管為共擠模具擠出式一體成型工藝，可根據(jù)用戶需求靈活添加相關(guān) 的改性材料，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)出抗靜電、抗阻燃、耐腐蝕、耐氣體滲透的多種功能性管材。
【附圖說(shuō)明】
[0026] 圖1是本發(fā)明的制備工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面通過(guò)非限制性實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明，理解本發(fā)明。
[0028] 本發(fā)明設(shè)置有實(shí)施例1、實(shí)施例2、實(shí)施例3三組實(shí)施例。
[0029] 實(shí)施例1 :生產(chǎn)管徑為2. 5寸增強(qiáng)熱塑性塑料管。
[0030] 實(shí)施例2 :生產(chǎn)管徑為4寸增強(qiáng)熱塑性塑料管。
[0031] 實(shí)施例3 :生產(chǎn)管徑為6寸增強(qiáng)熱塑性塑料管。
[0032] 如圖1所示，上述三組實(shí)施例的制備工藝包括如下步驟：
[0033] (-）.內(nèi)管層制備
[0034] ( 1)備料
[0035] (2)送料：將顆粒狀的PE80材料送入第一擠出機(jī)，將顆粒狀的改性PP材料送入第 二擠出機(jī)，均由真空吸料器送入；
[0036] (3)加熱：對(duì)第一擠出機(jī)、第二擠出機(jī)所加入的原料同時(shí)加熱，加熱溫度如表1、表 2所示，熔體溫度190°C，熔壓保護(hù)閥值50MPa，；
[0037] (4)共擠：加熱溫度如表3所示，螺桿擠出轉(zhuǎn)速8. 5 - 12r/min，
[0038] (5)成型：融化后的共擠材料擠出并通過(guò)真空噴淋水箱的真空定徑套，在一 0. 04MPa條件下水冷定型為內(nèi)管，內(nèi)管在噴淋水槽中繼續(xù)冷卻成型，冷卻溫度16°C，第一冷 風(fēng)機(jī)將從噴淋水槽中取出來(lái)的共擠內(nèi)管的表面吹干，第一牽引機(jī)連續(xù)穩(wěn)定的牽引共擠內(nèi) 管，完成內(nèi)管產(chǎn)品成型。
[0039](二）增強(qiáng)層制備
[0040] (1)纏繞：纏繞機(jī)采用鋼絲合股成繩制成的覆塑增強(qiáng)帶，以阻尼電機(jī)輸出力矩的 30%張力，采用雙向交叉、高密度小間隙（間隙為0. 2 - 0. 5mm)纏繞方式纏繞在內(nèi)管外層上。 鋼絲繩采用的是經(jīng)鍍鋅處理的抗拉強(qiáng)度為1870-2600MPa的高強(qiáng)度碳素鋼絲繩。纏繞機(jī)主 軸轉(zhuǎn)速 2. 55 - 12. 2r/min，速度 0· 8 - 2m/min;
[0041] (2)加熱，：首先燈管加熱機(jī)對(duì)鋼絲合股成繩制成的覆塑增強(qiáng)帶進(jìn)行預(yù)熱處理，燈 管預(yù)熱溫度190°C，繼而高頻加熱機(jī)加熱，高頻輸出電流為195A，溫度為175°C，使增強(qiáng)層中 的粘接樹(shù)脂融化以保證增強(qiáng)層與內(nèi)管的粘接強(qiáng)度。
[0042](三）保護(hù)層制備
[0043] ( 1)送料：將改性高密度聚乙烯送入第三擠出機(jī)；
[0044] (2)加熱：加熱溫度如表1所示；
[0045] (3)成型：第三擠出機(jī)將融化的改性高密度聚乙烯，通過(guò)外層模具包覆在纏繞好 的、經(jīng)過(guò)高頻加熱后的增強(qiáng)層外面，包覆過(guò)程中，包覆機(jī)頭的真空度為一 〇. OIMPa，包覆好的 增強(qiáng)熱塑性塑料管在第二噴淋水槽中噴淋進(jìn)一步冷卻成型，第二冷風(fēng)機(jī)進(jìn)而用冷風(fēng)將從水 槽中取出來(lái)的管材的表面吹干，第二牽引機(jī)以lm/min牽引速度連續(xù)穩(wěn)定的牽引增強(qiáng)熱塑 性塑料管材。
[0046](四）管材成型：噴碼、打標(biāo)、切割、收卷、打包。
[0047] 經(jīng)噴碼、打標(biāo)，切割機(jī)對(duì)制好后的增強(qiáng)熱塑性塑料管材進(jìn)行切割，收卷機(jī)將增強(qiáng)熱 塑性塑料管盤(pán)繞在卷盤(pán)上，打包出廠。
[0048] 實(shí)施例1、實(shí)施例2、實(shí)施例3三組實(shí)施例制備工藝的參數(shù)如表1、表2、表3、表4所 示：
[0049] 表1 :第一擠出機(jī)、第三擠出機(jī)加熱工藝
[0050]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種改進(jìn)的增強(qiáng)熱塑性塑料管，由內(nèi)管層、增強(qiáng)層、保護(hù)層三層材料復(fù)合而成，所述 內(nèi)管層所用材質(zhì)為PE80、PE100、HDPE、PERT中的一種，改性材料所用材質(zhì)為PP、PA11、PA12、 PEX中的一種，所述增強(qiáng)層為帶狀纏繞結(jié)構(gòu)，所用材質(zhì)為合成纖維、玻璃纖維、碳纖維、金屬 絲/繩中的一種，所述保護(hù)層所用材質(zhì)為改性聚乙烯，其特征在于，該增強(qiáng)熱塑性塑料管的 制備工藝包括如下步驟： (一） .內(nèi)管層制備 (1) 備料 (2) 送料：將內(nèi)管層材料送入第一擠出機(jī)，將改性材料送入第二擠出機(jī)，均由真空吸料 器送入； (3) 加熱：加熱溫度155 - 2KTC，熔壓保護(hù)閥值50MPa，； (4) 共擠：加熱溫度195 - 240°C，螺桿擠出轉(zhuǎn)速5 - 100r/min，主擠力矩保護(hù)閥值 100%； (5) 成型：真空定徑、冷卻、吹干、牽引，制成內(nèi)管，冷卻溫度15 - 20°C，牽引速度0. 5 - 5. 00m/min，真空度為一0? 02 --0. 05MPa； (二） 增強(qiáng)層制備 (1) 纏繞：轉(zhuǎn)速5 - 25. 5r/min，帶張力為阻尼電機(jī)輸出力矩的20 - 50%，纏繞間隙 0. 2 - 0. 5mm，管速度 0? 5 - 5m/min,; (2) 加熱：燈管預(yù)熱溫度180 - 200°C，高頻加熱高頻輸出電流143 - 330A，溫度165 - 210°C； (三） 保護(hù)層制備 (1) 送料：將保護(hù)層材料送入第三擠出機(jī)， (2) 加熱：加熱溫度155 - 210°C; (3) 成型：包覆、冷卻、吹干、牽引； (四） 管材成型：噴碼、打標(biāo)、切割、收卷、打包。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增強(qiáng)熱塑性塑料管的制備工藝，其特征在于，在上述步 驟(一）（3)、（4)及(三）（2)中，螺桿擠出機(jī)筒和模具加熱由三級(jí)六區(qū)加熱階段完成，機(jī)筒 加熱溫度為，一級(jí)加熱：1 一 6區(qū)，155 - 200°C，二級(jí)加熱：1 一 6區(qū)，160 - 205°C，三級(jí)加 熱：1 一 6區(qū)，165 - 210°C，模具加熱溫度為，一級(jí)加熱：1 一 6區(qū)，195 - 230°C，二級(jí)加熱： 1 - 6 區(qū)，200 - 235°C，三級(jí)加熱：1 - 6 區(qū)，205 - 240°C。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種增強(qiáng)熱塑性塑料管的制備工藝，其特征在于，在上述 步驟(二）（1)中，所述纏繞與內(nèi)管軸心線成500-600角度，呈帶狀材料雙向交叉纏繞結(jié)構(gòu)， 由左螺旋纏繞層和右螺旋纏繞層組成。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種增強(qiáng)熱塑性塑料管的制備工藝，該制備工藝包括內(nèi)管層、增強(qiáng)層及保護(hù)層的制備，包括送料、加熱、擠出、牽引、纏繞、包覆、噴碼、打標(biāo)、切割、收卷、打包工藝步驟。螺桿擠出機(jī)筒和模具加熱由三級(jí)六區(qū)加熱階段完成，所述纏繞與內(nèi)管軸心線成50°-60°角度，呈帶狀材料雙向交叉纏繞結(jié)構(gòu)，由左螺旋纏繞層和右螺旋纏繞層組成。該制備工藝是一種生產(chǎn)效率高、成本低的增強(qiáng)熱塑性塑料管的制備工藝。其承壓能力可達(dá)32MPa，抗沖擊能力可達(dá)130KJ/m2。
【IPC分類(lèi)】B29C53-58, B29C47-06, B29C47-02, B29C69-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104786461
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410019306
【發(fā)明人】劉海鷹, 陳云輝, 仲寶付, 王小東, 欒明國(guó)
【申請(qǐng)人】江蘇申視新材料科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年7月22日
【申請(qǐng)日】2014年1月16日