一种增强热塑性塑料管的制备工艺.pdf

本发明公开了一种增强热塑性塑料管的制备工艺，该制备工艺包括内管层、增强层及保护层的制备，包括送料、加热、挤出、牵引、缠绕、包覆、喷码、打标、切割、收卷、打包工艺步骤。螺杆挤出机筒和模具加热由三级六区加热阶段完成，所述缠绕与内管轴心线成50°-60°角度，呈带状材料双向交叉缠绕结构，由左螺旋缠绕层和右螺旋缠绕层组成。该制备工艺是一种生产效率高、成本低的增强热塑性塑料管的制备工艺。其承压能力可达32MPa，抗冲击能力可达130KJ/m2。

1.  一种改进的增强热塑性塑料管，由内管层、增强层、保护层三层材料复合而成，所述内管层所用材质为PE80、PE100、HDPE、PERT中的一种，改性材料所用材质为PP、PA11、PA12、PEX中的一种，所述增强层为带状缠绕结构，所用材质为合成纤维、玻璃纤维、碳纤维、金属丝/绳中的一种，所述保护层所用材质为改性聚乙烯，其特征在于，该增强热塑性塑料管的制备工艺包括如下步骤： 
（一）.内管层制备 
（1）备料 
（2）送料：将内管层材料送入第一挤出机，将改性材料送入第二挤出机，均由真空吸料器送入； 
（3）加热：加热温度155－210℃，熔压保护阀值50MPa,； 
（4）共挤：加热温度195－240℃，螺杆挤出转速5－100r/min，主挤力矩保护阀值100%； 
（5）成型：真空定径、冷却、吹干、牵引，制成内管，冷却温度15－20℃，牵引速度0.5－5.00m/min，真空度为－0.02――0.05MPa； 
（二）增强层制备 
（1）缠绕：转速5－25.5r/min，带张力为阻尼电机输出力矩的20－50%，缠绕间隙0.2－0.5mm，管速度0.5－5m/min，; 
（2）加热：灯管预热温度180－200℃，高频加热高频输出电流143－330A，温度165－210℃； 
(三)保护层制备 
（1）送料：将保护层材料送入第三挤出机， 
（2）加热：加热温度155－210℃； 
（3）成型：包覆、冷却、吹干、牵引； 
（四）管材成型：喷码、打标、切割、收卷、打包。 

2.  根据权利要求1所述的一种增强热塑性塑料管的制备工艺，其特征在于，在上述步骤（一）（3）、（4）及（三）（2）中，螺杆挤出机筒和模具加热由三级六区加热阶段完成，机筒加热温度为，一级加热：1－6区，155－200℃，二级加热：1－6区，160－205℃，三级加热：1－6区，165－210℃，模具加热温度为，一级加热：1－6区，195－230℃，二级加热：1－6区，200－235℃，三级加热：1－6区，205－240℃。 

3.  根据权利要求1或2所述的一种增强热塑性塑料管的制备工艺，其特征在于，在上述步骤（二）（1）中，所述缠绕与内管轴心线成500-600角度，呈带状材料双向交叉缠绕结构，由左螺旋缠绕层和右螺旋缠绕层组成。 

一种增强热塑性塑料管的制备工艺
技术领域
本发明涉及一种管材制造技术领域，特别是一种增强热塑性塑料管的制备工艺。 
背景技术
随着管道运输的不断发展，被输送物料已扩大到固体、固-液、气-液和含硫高粘物料，特别是油气田、化工、电力、矿山、煤矿、航道疏浚等领域，对管道的性能更有特殊要求。要设计制造一种适应野外各种复杂地形及环境条件，具有抗冲击、耐腐蚀、重量轻、抗结垢、低摩阻、耐低温综合力学性能的高承压复合管材，除了合理设计管材结构、选用高质量材料、合理成分配比外，其管材制备工艺同样是决定和提高管材各项性能的关键因素。现有热塑性塑料管材的制备工艺存在如下缺点，1.增强层缠绕间隙大（8.0-15.0D），承压能力低于3.5MPa；2.覆塑增强带的加热，采用灯管加热，增强带缠绕后加热不均匀，增强带中的粘接树脂不能充分熔融，层与层之间的粘接强度差，造成管材承压能力、抗冲击性能差；3.没有采用共挤模具挤出的工艺技术，所生产管材使用温度在65℃以下，耐腐蚀性能差，无法满足管道运输的不断发展的形势要求；4.管接头数量多，管米重质量大，增加管道工程安装难度，安装成本高。 
发明内容
本发明的目的在于克服现有热塑性塑料管材制备工艺技术中的不足，提供“一种增强热塑性塑料管的制备工艺”。该制备工艺所制造的增强热塑性塑料管承压高、抗冲击、耐腐蚀、耐候性能好、壁厚薄、重量轻，该制备工艺是一种生产效率高、成本低的增强热塑性塑料管的制备工艺。 
为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：一种改进的增强热塑性塑料管，由内管层、增强层、保护层三层材料复合而成，所述内管层所用材质为PE80、PE100、HDPE、PERT中的一种，改性材料所用材质为PP、PA11、PA12、PEX或其他改性塑料中的一种，所述增强层为带状缠绕结构，所用材质为合成纤维、玻璃纤维、碳纤维、金属丝/绳中的一种，所述保护层所用材质为改性聚乙烯。该增强热塑性塑料管的制备工艺包括如下步骤： 
（一）.内管层制备 
（1）备料 
（2）送料：将内管层材料送入第一挤出机，将改性材料送入第二挤出机，均由真空吸料器送入； 
（3）加热：加热温度155－210℃，熔压保护阀值50MPa,； 
（4）共挤：加热温度195－240℃，螺杆挤出转速5－100r/min，主挤力矩保护阀值100%； 
（5）成型：真空定径、冷却、吹干、牵引，制成内管，冷却温度15－20℃，牵引速度0.5－5.00m/min，真空度为－0.02――0.05MPa。 
（二）增强层制备 
（1）缠绕：转速5－25.5r/min，带张力为阻尼电机输出力矩的20－50%，缠绕间隙0.2－0.5mm，管速度0.5－5m/min，; 
（2）加热：灯管预热温度180－200℃，高频加热高频输出电流143－330A，温度165－210℃。 
(三)保护层制备 
（1）送料：将保护层材料送入第三挤出机， 
（2）加热：加热温度155－210℃； 
（3）成型：包覆、冷却、吹干、牵引。 
（四）管材成型：喷码、打标、切割、收卷、打包。 
进一步的技术方案是，在上述步骤（一）（3）、（4）及（三）（2）中，螺杆挤出机筒和模具加热由三级六区加热阶段完成，机筒加热温度为，一级加热：1－6区，155－200℃，二级加热：1－6区，160－205℃，三级加热：1－6区，165－210℃，模具加热温度为，一级加热：1－6区，195－230℃，二级加热：1－6区，200－235℃，三级加热：1－6区，205－240℃。 
进一步的技术方案是，在上述步骤（二）（1）中，所述缠绕与内管轴心线成50°-60°角度，呈带状材料双向交叉缠绕结构，由左螺旋缠绕层和右螺旋缠绕层组成。 
采用本发明制备方法生产的增强热塑性塑料管与现有技术相比，具有如下优点： 
1.该制备工艺所制造的增强热塑性塑料管承压高、抗冲击、耐腐蚀、耐磨损、耐候耐温性能好、壁厚薄、重量轻，该制备工艺是一种生产效率高、成本低的增强热塑性塑料管的制备工艺。其承压能力可达32MPa，抗冲击能力可达130KJ/m²。 
2、本发明采用的制备工艺，因内管为共挤模具挤出式一体成型，不存在焊缝，不仅可以很好地承受内压，提高耐候耐温性能，而且生产效率高。 
3、通过设置缠绕结构壁的增强层和改性聚乙烯材料的保护层，本发明采用高强度钢丝绳高密度小间隙双向缠绕增强，有效提高了管材的环刚度，提高了管材的承受外压能力，在同一管径相同管重的条件下，管材的承压能力大大提高，使用可靠性强，适用范围广泛。 
4.本发明因内管为共挤模具挤出式一体成型工艺，可根据用户需求灵活添加相关的改性材料，以实现生产出抗静电、抗阻燃、耐腐蚀、耐气体渗透的多 种功能性管材。 
附图说明
图1是本发明的制备工艺流程图。 
具体实施方式
下面通过非限制性实施例，进一步阐述本发明，理解本发明。 
本发明设置有实施例1、实施例2、实施例3三组实施例。 
实施例1：生产管径为2.5寸增强热塑性塑料管。 
实施例2：生产管径为4寸增强热塑性塑料管。 
实施例3：生产管径为6寸增强热塑性塑料管。 
如图1所示，上述三组实施例的制备工艺包括如下步骤： 
（一）.内管层制备 
（1）备料 
（2）送料：将颗粒状的PE80材料送入第一挤出机，将颗粒状的改性PP材料送入第二挤出机，均由真空吸料器送入； 
（3）加热：对第一挤出机、第二挤出机所加入的原料同时加热，加热温度如表1、表2所示，熔体温度190℃，熔压保护阀值50MPa,； 
（4）共挤：加热温度如表3所示，螺杆挤出转速8.5－12r/min， 
（5）成型：融化后的共挤材料挤出并通过真空喷淋水箱的真空定径套，在－0.04MPa条件下水冷定型为内管，内管在喷淋水槽中继续冷却成型，冷却温度16℃，第一冷风机将从喷淋水槽中取出来的共挤内管的表面吹干，第一牵引机连续稳定的牵引共挤内管，完成内管产品成型。 
（二）增强层制备 
（1）缠绕：缠绕机采用钢丝合股成绳制成的覆塑增强带，以阻尼电机输出力矩的30%张力，采用双向交叉、高密度小间隙（间隙为0.2－0.5mm）缠绕方式缠绕在内管外层上。钢丝绳采用的是经镀锌处理的抗拉强度为1870-2600MPa 的高强度碳素钢丝绳。缠绕机主轴转速2.55－12.2r/min，速度0.8－2m/min; 
（2）加热,：首先灯管加热机对钢丝合股成绳制成的覆塑增强带进行预热处理，灯管预热温度190℃,继而高频加热机加热，高频输出电流为195A，温度为175℃，使增强层中的粘接树脂融化以保证增强层与内管的粘接强度。 
(三)保护层制备 
（1）送料：将改性高密度聚乙烯送入第三挤出机； 
（2）加热：加热温度如表1所示； 
（3）成型：第三挤出机将融化的改性高密度聚乙烯，通过外层模具包覆在缠绕好的、经过高频加热后的增强层外面，包覆过程中，包覆机头的真空度为－0.01MPa，包覆好的增强热塑性塑料管在第二喷淋水槽中喷淋进一步冷却成型，第二冷风机进而用冷风将从水槽中取出来的管材的表面吹干，第二牵引机以1m/min牵引速度连续稳定的牵引增强热塑性塑料管材。 
（四）管材成型：喷码、打标、切割、收卷、打包。 
经喷码、打标，切割机对制好后的增强热塑性塑料管材进行切割，收卷机将增强热塑性塑料管盘绕在卷盘上，打包出厂。 
实施例1、实施例2、实施例3三组实施例制备工艺的参数如表1、表2、表3、表4所示： 
表1：第一挤出机、第三挤出机加热工艺