一种小口径的竹缠绕复合管制造技术

本实用新型专利技术属于复合管材相关领域，并公开了一种小口径的竹缠绕复合管，该竹缠绕复合管从内到外包括内衬层、中间增强层和外防护层，其中内衬层由粘附有防腐树脂的纤维毡或无纺布制成；中间增强层由粘附有树脂和具备一定尺寸规格的单个竹篾片多层螺旋缠绕在所述内衬层外固化而成，且其总厚度占整体管壁厚的75％以上；外防护层涂覆固化在增强层的外表面，并起到防水防腐和防辐射等作用。通过本实用新型专利技术，即便在低于200mm的小口径规格情况下仍能够很好地保持竹缠绕复合管道整体结构无应力分布缺陷的特点，同时可显著提高如抗压性、环刚度、流体输送能耗以及长期使用质量稳定性等方面的综合性能。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于复合管材相关
，更具体地，涉及一种小口径的竹缠绕复合管。
技术介绍
目前在国内外多个行业中，均广泛需要使用到各种类型的管材。传统管材主要被划分为金属管材(如无缝钢管、球磨铸铁管等)，塑料管材(如PVC管、HDPE管等)，水泥管材以及玻璃钢管(如夹砂玻璃钢管)等类别，它们各自具备不同的性能特点，同时也呈现不同的优缺点：如无缝钢管的承压能力高、耐高温，易加工，但重量大、易腐蚀，施工困难且使用寿命一般；HDPE管的重量轻、耐腐蚀，便于加工，但耐温性能和承压能力较差、刚度小且容易老化；夹砂玻璃钢管的强度高、耐腐蚀，摩擦系数较小，但在大口径情况下承压能力有限、长期使用可能析出玻璃纤维，同时不利于回收利用，等等。有鉴于此，本申请的技术人在早期已经提出了利用竹纤维作为主要增强材料、以树脂作为粘结剂，并采用缠绕方式来加工成型的新型生物基管材。例如，CN200910099279.2中公开了一种竹纤维缠绕复合管的制备方法，其中将管材由内到外设置为内衬层、增强层和外防护层，该增强层是由成卷的竹纤维片装在缠绕机上退卷，先经过树脂槽涂上譬如环氧树脂的改性材料，接着缠绕在直管模具的内衬层上最后经固化形成。又如，CN201120458602.3中公开了一种竹复合压力管，其中将管材由内到外设置为内衬层、增强层和外防护层，并且所有层的主要组分均由竹纤维和其他材料复合制成，由此获得全竹纤维的增强管材产品。以上这些新型生物基
管材的基本原理为充分利用竹纤维的轴向拉伸强度，并在管道结构中形成无应力缺陷分布，相应与常规的各类管材相比，不仅在耐压强度、刚度、重量、防腐和绝缘性能等多项主要指标方面均表现优良，而且原材料为可再生资源，生产过程基本无三废排放，具备低碳环保、节能减排等特色。然而，随着竹缠绕复合管材在多个行业和项目的推广和实际应用，进一步的研究表明，对于管道运输之类的场合而言，往往会大量使用到小口径管材来形成管网支线，而且为了满足长时期运输使用过程的性能稳定，在其关键性能指标和加工制造工艺等方面也存在特定的要求。换而言之，当面对一些应用场合需要采用特定规格的小口径竹缠绕复合管材的情况下，如何基于上述生物基管材的自身特点来作出针对性设计以便继续保持其独有的性能特点，并从环刚度、轴向拉伸强度以及防渗漏和低流体输送能耗等方面均满足加工制造和长期运输运用过程的质量要求，正成为本领域亟需解决的技术问题所在。
技术实现思路
针对现有技术的以上不足或改进需求，本技术提供了一种小口径的竹缠绕复合管，其中通过对各个关键组件的结构组成和设置方式予以改进和重新设计，尤其是对一些直接影响到该小口径复合管材在加工制造和使用可靠性等方面的一些重要结构参数进行调整和改进，相应能够使得该小口径的竹缠绕复合管材长期稳定地保持自身的无应力缺陷分布特性，因而尤其适用于譬如油气输送、城市排水排污、管网支线等应用场合。为实现上述目的，按照本技术，提供了一种小口径的竹缠绕复合管，其特征在于，该竹缠绕复合管的内孔直径为200mm以下，并且从内到外依次包括内衬层、中间增强层和外防护层；其中，所述内衬层具备防渗且光滑的内壁，用于与内部输送的介质直接接触；所述中间增强层由粘附有树脂的竹篾片多层均匀缠绕在所述内衬层外固化而成，该竹篾片的规格尺寸被设定为宽2mm～10mm、厚度0.6mm～1.2mm，并且在整个缠绕过程中
相对于所述内衬层均采用螺旋方式进行缠绕；所述外防护层直接涂覆固化在所述中间增强层的外表面，并起到防水防腐和防辐射的作用。对于本技术的上述构思所形成的技术方案，通过将中间增强层直接采用单根竹篾片与树脂混合进行缠绕，这样不仅能够显著提高加工效率和质量可控性，更重要的是使得竹篾片在上述角度范围的螺旋缠绕过程中获得充分伸展，使其轴向拉伸强度发挥至最大化；此外，鉴于竹篾片作为中间增强层的核心组成部分之一对其结构强度乃至整个小口径竹缠绕管的环刚度起到重要影响，本技术中通过对其具体规格尺寸的针对性设计，相应能够在管道内径低于200mm的情况下仍能够很好地保持管道整体结构无应力分布缺陷的特点，在所需缠绕厚度与结构强度之间取得更好的平衡，同时可确保竹缠绕复合管道长期使用中的质量稳定性。作为本技术的一个改进方案，所述中间增强层的竹篾片缠绕层数优选为2层～6层，并且其缠绕角从内到外逐渐递增。更进一步地，所述竹篾片的最小缠绕角优选被设定为20°，并按照每层3°～5°的角度从内到外依次递增，直至增至80°的最大缠绕角。通过以上设计，能够通过缠绕角从内到外的依次递增来将竹纤维自身的轴向强度高和韧性强等优势逐步均匀扩散至管壁的多个方向，并在多个角度起到应力相互补充的作用，相应可显著改善管壁的发生弯曲或开裂等现象，继而确保小口径竹缠绕管在长期使用条件下的管刚度和抗内压性能。作为本技术的另一改进方案，上述竹篾片的横截面形状优选被加工为矩形，含水率为8％～15％，并且相邻竹篾片之间的搭接重合度在长度方向上不超过2mm。通过以上设计，矩形的竹篾片不仅有助于在端面进行搭接，同时在其内外侧面上也可获得更大程度的彼此贴近，相应使得在中间增强层在各个方向均可充分获取竹纤维的高轴向拉伸强度特性；此外，竹篾片和含水量和搭接重合度还会对树脂组分的填充过程起到较大的影响，上述特定规格能够使得树脂更易于渗入到各层竹篾片中与其充分结合，进而有
助于提高中间增强层的结构强度和耐冲击等性能。作为本技术的又一改进方案，上述中间增强层中除了竹篾片和树脂之外，还可添加有生物基填料以及固化剂，其中所述树脂、生物基填料和固化剂这三者之间的质量份数被设定为100:10～15:2～5，并一同混合后淋浇粘附于所述竹篾片上。更进一步地，所述树脂选自于聚氨酯树脂、酚醛树脂、脲醛树脂或者环氧树脂中的一种；所述生物基填料选自竹、木、麻、秸秆、植物果壳或其他硬质生物材料，并且其平均目数设定为20～80。通过以上设计，包含生物基填料、固化剂的树脂混合物能够促进与各层彼此相邻的竹篾片之间的填充和结合，并且上述具体类型和颗粒度的生物基填料与竹纤维之间具备很好的亲和性，进而能够进一步提高复合增强层的结构强度。作为本技术的又一改进方案，对于上述内衬层而言，其厚度至少为0.5mm～1.5mm，并优选从内到外包括第一内衬层和第二内衬层，其中该第一内衬层的厚度小于该第二内衬层，并且该第一内衬层的树脂粘附量被设定为大于该第二内衬层。此外，上述内衬层中的的纤维毡或无纺布优选为竹纤维毡或竹纤维无纺布，并且该竹纤维的直径为0.6mm～1mm；更进一步地，所述第一内衬层优选采用80g/m2～120g/m2、且胶黏剂的浸胶率大于90％的竹纤维毡或竹纤维无纺布，所述第二内衬层优选采用180g/m2～250g/m2、且胶黏剂的浸胶率大于75％的竹纤维毡或竹纤维无纺布。通过以上涉及内衬层组成结构及重要参数的针对性设计，能够使得该内衬层在小管径的规格条件下也能够保持良好的抗内压和防渗性，促进与中间增强层之间的充分结合，同时还有助于减小摩擦力，并使得流体输送能耗得以有效降低。作为本技术的另一改进方案，上述中间增强层的总厚度被设定为占整体管材壁厚的85％～90％。以此方式，能够充分发挥中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种小口径的竹缠绕复合管，其特征在于，该竹缠绕复合管的内孔直径为200mm以下，并且从内到外依次包括内衬层、中间增强层和外防护层；其中，所述内衬层具备防渗且光滑的内壁，用于与内部输送的介质直接接触；所述中间增强层由粘附有树脂的竹篾片多层均匀缠绕在所述内衬层外固化而成，该竹篾片的规格尺寸被设定为宽2mm～10mm、厚度0.6mm～1.2mm，并且在整个缠绕过程中相对于所述内衬层均采用螺旋方式进行缠绕；所述外防护层直接涂覆固化在所述中间增强层的外表面，并起到防水防腐和防辐射的作用。

【技术特征摘要】
1.一种小口径的竹缠绕复合管，其特征在于，该竹缠绕复合管的内孔直径为200mm以下，并且从内到外依次包括内衬层、中间增强层和外防护层；其中，所述内衬层具备防渗且光滑的内壁，用于与内部输送的介质直接接触；所述中间增强层由粘附有树脂的竹篾片多层均匀缠绕在所述内衬层外固化而成，该竹篾片的规格尺寸被设定为宽2mm～10mm、厚度0.6mm～1.2mm，并且在整个缠绕过程中相对于所述内衬层均采用螺旋方式进行缠绕；所述外防护层直接涂覆固化在所述中间增强层的外表面，并起到防水防腐和防辐射的作用。2.如权利要求1所述的一种小口径的竹缠绕复合管，其特征在于，所述中间增强层的竹篾片缠绕层数为2层～6层，并且其缠绕角从内到外逐渐递增。3.如权利要求2所述的一种小口径的竹缠绕复合管，其特征在于，所述竹篾片的最小缠绕角被设定为20°，并按照每层3°～5°的角度从内到外依次递增，直至增至80°的最大缠绕角。4.如权利要求1或2所述的一种小口径的竹缠绕复合管，其特征在于，上述竹篾片的横截面形状为矩形，含水...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶柃，
申请(专利权)人：浙江鑫宙竹基复合材料科技有限公司，叶柃，
类型：新型
国别省市：浙江;33