纤维增强塑料排水管制造技术

本实用新型专利技术涉及一种纤维增强塑料排水管，由内壁、内纤维层、外纤维层、外壁、支撑肋、内层组成。克服了现有技术缠绕结构壁管单纯采用聚乙烯制造，材料弹性模量低消耗材料多的缺陷。在管材内外壁受力部位采用浸塑纤维缠绕，利用抗拉强度高的纤维增强管材抵抗变形的能力。内壁、内纤维层、外纤维层、外壁、支撑肋的塑料相互热熔连接，管材受力时各结构层相互限制位移，形成受力的整体。管材内外壁和接口仍然采用塑料材料，保证流水性能及接口的严密，在内外壁的内侧采用浸塑纤维缠绕，浸塑纤维能够很好地与塑料管壁结合。通过提高材料的弹性模量和合理设置受力结构提高管材的环刚度，降低管材成本。

【技术实现步骤摘要】
纤维增强塑料排水管
本技术涉及一种纤维增强塑料排水管，特别涉及一种增强型塑料排水管。
技术介绍
埋地塑料排水管具有内壁光滑摩阻力小、接口严密不渗漏、耐腐蚀性能好等优点，广泛应用在排水管道工程中。目前应用较多的管材结构形式有双壁波纹管、钢带增强管、缠绕结构壁管、钢塑复合管等，从管材的材料分有聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯，市政工程中应用较多的是聚乙烯PE排水管。排水管道设计中，是按照管道在正常使用极限状态下，组合荷载作用下管道最大竖向变形不超过5%的计算管径，竖向变形量与管道覆土厚度、地面荷载、管材的环刚度等参数有关。塑料管材一个主要参数就是环刚度，是管道抵抗环向变形的能力，是管材的一项主要力学指标。管材的环刚度SP=EI/D03，E为材料的弹性模量，I为管壁单位长度的截面惯性矩，D0为圆形管材计算直径。从公式可以看出，管径一定时，E和I与环刚度成正比，材料的弹性模量对管材的环刚度起到直接的作用。市政排水管道管径一般都是大于等于300mm，使用较多的塑料排水管是聚乙烯管，为了提高环刚度，从提高截面惯性矩着手，有内肋增强缠绕结构壁管、中空圆缠绕结构壁管等，但由于聚乙烯材料本身的材料模量较低，采用改变管材构造的方法提高环刚度，造成管材构造尺寸增大，材料增加，增加成本。
技术实现思路
本技术的目的是：提供一种纤维增强塑料排水管，克服了现有技术缠绕结构壁管单纯采用聚乙烯制造，材料弹性模量低的缺陷。在管材内外壁受力部位采用浸塑纤维缠绕，利用抗拉强度高的纤维增强管材抵抗变形的能力。有益效果是：管材内外壁和接口仍然采用塑料材料，保证流水性能及接口的严密，内侧采用浸塑纤维缠绕，浸塑纤维能够很好地与塑料管壁结合，通过提高材料的弹性模量提高管材的环刚度和抗弯强度，降低管材成本。本技术是通过以下技术实现的：纤维增强塑料排水管，由内壁1、内纤维层2、外纤维层3、外壁4、支撑肋5、内层6组成，内壁1为塑料材料构成的管状基体，两端设置管道接口，内纤维层2为浸塑的网状纤维格栅，施加张拉应力缠绕在内壁1的外侧，支撑肋5为塑料材料，间隔设置在内纤维层2的外侧，并透过内纤维层2的网孔与内壁1熔融结合固定，支撑肋5的周围采用轻质的发泡塑料填充构成内层6，内层6的顶面与支撑肋5平齐，外纤维层3为浸塑的网状纤维格栅，施加张拉应力缠绕在内层6的外侧，最外层为塑料材料缠绕构成的外壁4。所述的内壁1、外壁4、支撑肋5为聚乙烯构成，或者是纤维增强聚乙烯构成。所述的内纤维层2、外纤维层3为浸塑玻璃纤维格栅，或者为浸塑芳纶纤维格栅，或者为浸塑碳纤维格栅。所述的内纤维层2、外纤维层3为连续的带状格栅，幅面宽度为50～300mm，格栅网径为10～30mm，缠绕搭接重叠宽度5～20mm。所述的内纤维层2、外纤维层3缠绕施加张拉应力为带状格栅抗拉强度的20%～50%。所述的支撑肋5为实心肋板，或者为空心肋管，支撑肋5沿管材纵向间隔环向设置，或者螺旋缠绕设置。本技术采用热塑缠绕的工艺制作，在现有技术的缠绕结构壁管的基层上，在内侧和外侧增加了弹性模量和抗拉强度高的浸塑纤维材料缠绕，主要通过从提高材料弹性模量入手提高管材的环刚度。其次采用支撑肋5和内层6作为支撑，增设了外结构层。内层6采用硬质聚氨酯发泡材料，具有重量轻、比强度高、价格低的优点。在截面惯性矩作用最大的外侧设置外纤维层3、外壁4，充分发挥材料截面惯性矩对管材强度的作用，从而提高管材的环刚度。外壁4外侧为平壁，对管道埋设管土共同作用起到良好的作用。附图说明图1为环向间隔支撑肋型管材横剖面图；图2为环向间隔支撑肋型管材纵剖面图；图3为螺旋缠绕支撑肋型管材横剖面图；图4为螺旋缠绕支撑肋型管材纵剖面图。具体实施方式本技术纤维增强塑料排水管，由内壁1、内纤维层2、外纤维层3、外壁4、支撑肋5、内层6组成，内壁1为塑料材料构成的管状基体，两端设置管道接口，内纤维层2为浸塑的网状纤维格栅，施加张拉应力缠绕在内壁1的外侧，支撑肋5为塑料材料，间隔设置在内纤维层2的外侧，并透过内纤维层2的网孔与内壁1熔融结合固定，支撑肋5的周围采用轻质的发泡塑料填充构成内层6，内层6的顶面与支撑肋5平齐，外纤维层3为浸塑的网状纤维格栅，施加张拉应力缠绕在内层6的外侧，最外层为塑料材料缠绕构成的外壁4。管材的内壁1、外壁4、支撑肋5材料为聚乙烯，或者是纤维增强聚乙烯，优选纤维增强聚乙烯，在聚乙烯中添加一定数量的纤维可以大幅度地提高塑料的弹性模量，达到提高管材环刚度的目的。内纤维层2和外纤维层3为浸塑的连续带状格栅，是采用纤维编织的格栅再经过浸塑处理。纤维为玻璃纤维，或者为芳纶纤维，或者为碳纤维，优选玻璃纤维，玻璃纤维是一种机械强度高、价格低的无机材料，是性能优异的增强纤维。玻璃纤维采用无捻粗纱平纹经纬方向编制成连续的带状格栅，带状格栅幅面宽度为50～300mm，格栅网径为10～30mm。编制好的格栅进行浸塑，使经纬方向的纤维被聚乙烯材料包裹，经冷却后缠绕成圈备用。纤维格栅浸塑这道工序也可以在管材制作时进行，在缠绕内纤维层2和外纤维层3时，浸塑的纤维格栅没有冷却，直接缠绕到缠绕内纤维层2和外纤维层3外侧，省去了对格栅喷火融化格栅包裹的塑料。本技术的实施采用热塑缠绕工艺。内壁1构成管材过水断面和支撑外壁4、支撑肋5、内层6的管状基体，先在制管设备的内膜上采用聚乙烯热塑缠绕内壁1的平壁，管材的两端缠绕制作承口和插口，两端的承插口与内壁1连为一体。在内壁1的外侧缠绕内纤维层2，缠绕时施加张拉应力将格栅拉紧，并给格栅喷火加热，使内纤维层2包裹的聚乙烯与内壁1熔合在一起，施加张拉应力为带状格栅抗拉强度的20%～50%，缠绕搭接重叠宽度5～20mm。内纤维层2缠绕完成后，在内壁1和内纤维层2的外侧设置支撑肋5。支撑肋5分环向间隔支撑肋和螺旋缠绕支撑肋。环向间隔支撑肋，支撑肋5沿管材纵向间隔环向设置，即每一道支撑肋5是一个环状，相互平行。螺旋缠绕支撑肋，支撑肋5螺旋缠绕设置，即支撑肋5为缠绕的螺旋状。支撑肋5的间距50～200mm。支撑肋5透过内纤维层2的网孔与内壁1熔合在一起。支撑肋5为实心肋板，或者为空心肋管。因为支撑肋5的作用是设置内层6的基准以及缠绕外壁4的支撑，不作为受力构件，因此，每一道或每一圈支撑肋5可以是连续的，也可以是间断的。支撑肋5设置完成后，以支撑肋5的顶部为基准，在支撑肋5的周围采用硬质发泡塑料填充构成内层6，发泡塑料为聚氨酯化学发泡。发泡时模具旋转，制管设备上的刮板借助支撑肋5的支撑，在发泡塑料固化前刮平填充的聚氨酯，发泡聚氨酯固化后形成内层6，内层6的顶面与支撑肋5平齐。在支撑肋5和内层6的外侧缠绕外纤维层3，缠绕时施加张力应力拉紧，并给格栅喷火加热，使外纤维层3包裹的聚乙烯与两端管承插口和中间的支撑肋5熔合在一起，施加张拉应力为带状格栅抗拉强度的20%～50%，缠绕搭接重叠宽度5～20mm。在最外层采用聚乙烯热塑缠绕外壁4。外壁4的两端与承插口要有足够的搭接宽度，并热熔在一起，外壁4在管材中间与外纤维层3包裹的聚乙烯和支撑肋5热熔在一起，使整根管材的内壁1、内纤维层2、外纤维层3、外壁4、支撑肋5的聚乙烯相互热熔连接，管材受力时各结构层相互限制位移，形成受力的整体，对提高管材环刚度起到积极地作用。本实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纤维增强塑料排水管，包括塑料管，其特征是：所述的排水管由内壁（1）、内纤维层（2）、外纤维层（3）、外壁（4）、支撑肋（5）、内层（6）组成，内壁（1）为塑料材料构成的管状基体，两端设置管道接口，内纤维层（2）为浸塑的网状纤维格栅，施加张拉应力缠绕在内壁（1）的外侧，支撑肋（5）为塑料材料，间隔设置在内纤维层（2）的外侧，并透过内纤维层（2）的网孔与内壁（1）熔融结合固定，支撑肋（5）的周围采用轻质的发泡塑料填充构成内层（6），内层（6）的顶面与支撑肋（5）平齐，外纤维层（3）为浸塑的网状纤维格栅，施加张拉应力缠绕在内层（6）的外侧，最外层为塑料材料缠绕构成的外壁（4）。

【技术特征摘要】
1.一种纤维增强塑料排水管，包括塑料管，其特征是：所述的排水管由内壁（1）、内纤维层（2）、外纤维层（3）、外壁（4）、支撑肋（5）、内层（6）组成，内壁（1）为塑料材料构成的管状基体，两端设置管道接口，内纤维层（2）为浸塑的网状纤维格栅，施加张拉应力缠绕在内壁（1）的外侧，支撑肋（5）为塑料材料，间隔设置在内纤维层（2）的外侧，并透过内纤维层（2）的网孔与内壁（1）熔融结合固定，支撑肋（5）的周围采用轻质的发泡塑料填充构成内层（6），内层（6）的顶面与支撑肋（5）平齐，外纤维层（3）为浸塑的网状纤维格栅，施加张拉应力缠绕在内层（6）的外侧，最外层为塑料材料缠绕构成的外壁（4）。2.根据权利要求1所述的纤维增强塑料排水管，其特征是：所述的内壁（1）、外壁（4）、支撑肋（5）为聚乙烯构成，或者是纤维增强聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建华，汪胜，梁东山，
申请(专利权)人：广东中科华冉智网科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44