纤维带增强的热塑性管制造技术

公开了一种热塑性增强管，它包括热塑性聚合物内管、热塑性聚合物外管和在所述热塑性聚合物内管和外管之间的增强织物；所述该增强织物包括由热塑性聚合物纬纱热定型的单向编织的经纱，所述聚合物经纱由加捻绳制得。还公开了其制造方法，包括：ａ）提供热塑性聚合物内管；ｂ）将用于制造经纱的纤维加捻到捻度系数为０．１到６．５，得到加捻的纤维；将２－２０股该加捻的纤维合股反向加捻到捻度系数０．１到６．５，得到加捻绳；ｃ）在织布机上以该加捻绳为经线、单股聚合物纱为纬线将该加捻绳编织成单向增强织物，随后热定型纬线，制得增强织物；ｄ）以５０－６０°的夹角将所述增强织物缠绕在所述聚合物内管上；和ｅ）经外管挤出机包覆聚合物外管。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用纤维带增强的热塑性管，这种热塑性管具有高的爆破压力，尤其适合作为油气或水的传输管道。
技术介绍
在液体输送尤其是原油和天然气的传输工业中广泛使用钢管，因为钢管具有高的 强度。钢管的缺点在于笨重并且不耐腐蚀，从而极大地影响了其安装成本和使用寿命。 在某些用途中使用热塑性管代替钢管。增强的热塑性管的重量远低于钢管的重 量，它具有可缠巻、容易运输并且容易安装的优点，因此越来越受到关注。常用的热塑性管 通常由内管、外管和增强层组成，而该增强层通常是由纤维组成的。 热塑性管的结构通常包括内管层，包覆在内管层上的增强纤维和最外面的外管 层。通常加工方式为先挤出内管层，然后将增强纤维通过一定的加工方式包覆到内管层上， 最后挤出外管覆盖增强纤维层。 例如，申请号为2008/0006338的美国专利申请公开了一种可缠巻的管，它包括沿 纵轴形成的内部压力阻挡层、包封在该内部压力阻挡层上的至少一层增强层(该增强层包 括纤维和固体烃基质)和包封在所述至少一层增强层上的一层外层。制造时先在20-4(TC 的温度下将基本固态的基质组合物施加在纤维束上，干燥后形成纤维间带有该基质组合物 的纤维束带，随后将该纤维束带缠绕在管的内层上，再在该带纤维带的内层上形成外层。 申请号为2003/0181111的美国专利涉及一种用于制造具有聚合物基质软管的增 强织物，该增强织物包括沿该织物纵向排列的许多基本平行的增强纱和许多与该增强纱垂 直或横向交汇的纱线。 编织是一种常用的将增强纤维包覆到内管上的方法。这种工艺具有加工速度非常 快的优点，但纤维与纤维之间会上下交叉形成纤维间的横向压迫，特别在使用高强度高模 量的纤维时由于这种横向作用使得纤维的强度损失较大，强度利用率不高。使用机织物进 行缠绕也是一种方法，但同样存在着纤维与纤维之间的强度损耗。 —种加工速度快强度利用率又高的方法是纤维缠绕法。但缠绕法常常造成纤维之间的互相重叠压线或跳线，控制有一定的难度。另外一种常见的加工速度快又不会造成纤维上下交错的方法是使用单向带或单向织物。比如将若干根平行的纤维与聚乙烯树脂共挤出形成单向增强带。纤维固定在树脂中。这种增强带具有缠绕快速，带子挺性好，易控制，不易重叠压线或跳线。但由于受共挤出工艺的限制和聚乙烯树脂占的空间的影响，纤维的使用量受到限制，不能做到非常密的带子，不能满足制造很高压力的塑料管的要求。另外共挤出工艺需要特别的设备，对纤维的质量要求非常高，使得其应用受到一定限制。 使用单向织物而不用聚乙烯树脂可以克服纤维排列密度不能很高的缺点。所述单向织物的经向由高强度纤维或高强度纤维的加捻绳排列组成；纬向由较细的强度相对较低的纤维组成，起捆绑作用。因此经向纤维全部沿同向排列，不会形成上下交错的情况。其相对位置由纬纱固定。这样理论上经向纤维的排列密度可以为100%，从而可以用来制造很高压力的增强管。虽然这种塑料管的设计可以充分利用增强纤维的强度，但缺点是由于纬线 相对很软，该种单向织物很容易产生面内和面外变形，在缠绕过程中造成带子之间重叠漏 缝的现象。 因此，需要提供一种克服以上所述缺点(包括纤维排列密度，带子挺性和可控制 性)具有更高强度的热塑性增强管；还需要提供这种热塑性增强管的制造方法。
技术实现思路
本专利技术的一个专利技术目的是提供一种高强度热塑性增强管； 本专利技术的另一个目的是提供一种所述热塑性增强管的制造方法。 因此，本专利技术的一个方面提供一种热塑性增强管，它包括热塑性聚合物内管、热塑性聚合物外管和在所述热塑性聚合物内管和外管之间的增强织物； 所述增强织物以与热塑性增强管纵向呈50-60°的夹角缠绕在所述聚合物内管 上，并且该增强织物包括由单股热塑性聚合物纬纱热定型的单向编织的经纱，所述经纱由 加捻绳制得。 本专利技术的另一方面涉及一种所述热塑性增强管的制造方法，它包括如下步骤 a)提供热塑性聚合物内管； b)将用于制造经纱的纤维加捻到捻度系数为0. 1到6. 5，得到加捻的纤维；将2-20股该加捻的纤维合股反向加捻到捻度系数0. 1到6. 5，得到加捻绳； c)在织布机上以该加捻绳为经线、单股热塑性可热定型的聚合物纱为讳线将该加捻绳编织成单向增强织物，随后热定型纬线，制得增强织物； d)以50-60°的夹角将所述增强织物缠绕在所述聚合物内管上；禾口 e)经外管挤出机包覆聚合物外管。附图说明 图1是本专利技术热塑性增强管的横向剖面示意图； 图2是现有技术增强织物的剖面示意图； 图3是带有增强织物的热塑性聚合物管的剖面示意图； 图4是带有图2增强织物的现有技术热塑性增强管的纵向剖面示意图； 图5是增强织物的增强纤维排列示意图； 图6是增强织物在聚合物内管上的包覆示意图； 图7是带有本专利技术增强织物的热塑性增强管的纵向剖面示意图。具体实施例方式本专利技术热塑性增强管包括热塑性聚合物内管和热塑性聚合物外管。适合构成热塑性聚合物内管和外管的热塑性材料无特别的限制，取决于该热塑性聚合物管的具体用途。合适的热塑性聚合物材料的例子有，例如热塑性聚烯烃如聚乙烯(包括高密度聚乙烯、中密度聚乙烯和低密度聚乙烯)、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酰胺，聚偏氟乙烯等。 构成热塑性聚合物内管和外管的热塑性聚合物材料可相同或不同，取决于具体的用途。在本专利技术的一个实例中，使用高密度聚乙烯作为热塑性聚合物内管和外管。在本专利技术的另一个实例中使用尼龙做为内管，使用高密度聚乙烯作为外管。在本专利技术的再一个实 例中使用内表面涂覆含氟聚合物的高密度聚乙烯作为内管，使用高密度聚乙烯做为外管。 本专利技术热塑性增强管还包括在所述热塑性聚合物内管和外管之间的增强织物。图 l是本专利技术一个实例的热塑性增强管的横向剖面图。如图所示，本专利技术热塑性增强管包括热 塑性聚合物内管3、增强织物2和热塑性聚合物外管1。图7是图1热塑性增强管的纵向剖 面图，由图7可见，本专利技术增强织物带被包封在聚合物内管3和聚合物外管1之间。 图5是本专利技术增强织物的增强纤维排列示意图。由图5可见，本专利技术增强织物中 的增强纤维包括经纱11和热塑性聚合物纬纱10。 在本专利技术中，术语经纱是指沿增强织物长度方向排列的加捻的纱线。在本专利技术 的一个实例中，所述加捻的纱线或加捻的绳是如下制得的将纤维加捻到捻度系数为0. 1 到6. 5，得到加捻的纤维；再将2-20股该加捻的纤维合股反向加捻到捻度系数0. 1到6. 5，得到加捻绳。加捻系数的计算见以下公式， 每米加捻数X 加捻系数=-纤维或绳的总旦数纤维密度2395 在本专利技术中，术语纬纱是指沿与增强织物长度方向垂直的方向上延伸的单股热 塑性聚合物纱线，编织后如图5所示每组两股纬纱通过绞合将经纱固定就位。在本专利技术中， 所述纬纱经加热定型，从而避免了现有技术中由于纬线相对较软而造成单向织物很容易产 生面内和面外变形，在缠绕过程中造成带子之间重叠漏缝的现象。 适用于编织本专利技术增强织物的设备无特别的限制。在本专利技术的一个实例中，使 用购自Dornier公司的编织设备编织本专利技术增强织物。所述编织的增强织物的宽度无特 别的限制，可以是任何合适的宽度。在本专利技术的一个实例中，所述编织的增强织物的宽度 95-190mm，沿横向所述经纱的密度为6-10根/10mm，较好为7-9根/10mm，更好为约8根 /1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热塑性增强管，它包括热塑性聚合物内管、热塑性聚合物外管和在所述热塑性聚合物内管和外管之间的增强织物；所述增强织物包括热塑性可热定型的聚合物纬纱和单向编织的经纱。

【技术特征摘要】
一种热塑性增强管，它包括热塑性聚合物内管、热塑性聚合物外管和在所述热塑性聚合物内管和外管之间的增强织物；所述增强织物包括热塑性可热定型的聚合物纬纱和单向编织的经纱。2. 如权利要求1所述的热塑性增强管，其特征在于所述热塑性聚合物内管、热塑性聚合物外管是由相同或不同材料制成的，它们各自选自热塑性聚烯烃、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚酰胺。3. 如权利要求2所述的热塑性增强管，其特征在于所述热塑性聚烯烃选自高密度聚乙烯、中密度聚乙烯、低密度聚乙烯或聚丙烯。4. 如权利要求1所述的热塑性增强管，其特征在于所述单向编织的经纱选自芳族聚酰胺纤维、聚酯纤维、碳纤维、玻璃纤维、金属纤维。5. 如权利要求1所述的热塑性增强管，其特征在于所述经纱是经过加捻的加捻绳。6. 如权利要求4所述的热塑性增强管，其特征在于所述芳族聚酰胺纤维是聚对苯二甲酰对苯二胺纤维，所述聚酯纤维是聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维。7. 如权利要求5所述的热塑性增强管，其特征在于用于制造作为经纱的加捻绳的单股纤维是500-9000旦的纤维。8. 如权利要求7所述的热塑性增强管，其特征在于用于制造作为经纱的加捻绳的单股纤维是1000-4500旦的纤维。9. 如权利要求8所述的热塑性增强管，其特征在于用于制造作为经纱的加捻绳的单股纤维是2800-3200旦的纤维。10. 如权利要求1所述的热塑性增强管，其特征在于用于作为纬纱的热塑性聚合物纤维选自热塑性聚酰胺、聚酯、聚烯烃。11. 如权利要求1所述的热塑性增强管，其特征在于作为纬纱的热塑性聚合物纤维是200-800旦的聚合物纤维。12. 如权利要求11所述的热塑性增强管，其特征在于作为纬纱的热塑性聚合物纤维是300-700旦的聚合物纤维。13. 如权利要求12所述的热塑性增强管，其特征在于作为纬纱的热塑性聚合物纤维是400-600旦的聚合物纤维。14. 如权利要求1所述的热塑性增强管，其特征在于编织后纬纱的密度为2-10组/10mm。15. 如权利要求14所述的热塑性增强管，其特征在于编织后纬纱的密度为3-8组/10mm。16. 如权利要求1所述的热塑性增强管，其特征在于用作纬纱的聚合物材料的熔点比用作经纱的材料的熔点至少低l(TC。17. 如权利要求16所述的热塑性增强管，其特征在于用作纬纱的聚合物材料的熔点比用作经纱的材料的熔点至少低15°C。18. 如权利要求17所述的热塑性增强管，其特征在于用作纬纱的聚合物材料的熔点比用作经纱的材料的熔点至少低2(TC。19. 如权利要求18所述的热塑性增强管，其特征在于用作纬纱的聚合物材料的熔点比用作经纱的材料的熔点至少低25°C。20. —种权利要求1-19中任一项所述热塑性增强管的制造方法，它...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎学东，张诚修，
申请(专利权)人：EI内穆尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]