一种连续纤维点阵结构增强热塑性压力复合管的制作方法

1.本实用新型属于塑料复合管道制造领域，具体涉及一种连续纤维点阵结构增强热塑性压力复合管。


背景技术：

2.连续纤维（cfrt）增强塑料管作为一种新型的复合管道以其重量轻、强度高、成本低、耐腐蚀、绿色环保等一系列的独特优势，在市政、水利、煤炭、化学、油气等领域等有着巨大的应用前景，受到管道行业的广泛关注，因此，近些年来连续玻璃纤维增强聚乙烯管复合材料及其工艺研究都进展十分迅速。
3.国内外的管道企业对连续纤维增强管复合材料及其工艺进行了深入的研究，也取得了一些成果，比如荷兰 airborne公司开发成功的连续纤维增强热塑性塑料增强复合管2012年获得了jec美洲创新奖。美国企业 composite fluid transfer llc开发成功的连续纤维增强聚乙烯管获2013 jec 美国创新奖。国内企业如晨光、伟星、合宁等企业也在积极开发纤维增强复合管等等。但目前产品大都集中在小口径（200mm以下）管道或者低压排水管道等市场领域，而大口径管道开发领域存在产品成本高，生产效率低，市场竞争力不强等缺点，无法在大口径管道领域市场上大规模的推广和应用，纤维增强大口径热塑性管道国内外都处在开发阶段。


技术实现要素：

4.本新型的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种结构简单、制造方便、机械性能高的连续纤维点阵结构增强热塑性压力复合管，以适用于大口径、高压力液体、气体管道输送场合。
5.本新型的目的是这样实现的：一种连续纤维点阵结构增强热塑性压力复合管，从内到外依次为塑料内管层、点阵结构增强芯层和塑料外管层；所述塑料内管层由多层塑料带材逐一螺旋缠绕后熔融一体构成内管；所述点阵结构增强芯层由平铺层和缠绕层逐一交替叠加在塑料内管层上组成：第一平铺层由多根玻璃纤维塑料预浸带沿内管轴向平铺敷设熔贴在塑料内管层外表面上，第一缠绕层由1根连续玻璃纤维塑料预浸带螺旋缠绕熔贴在第一平铺层外表面上，第二平铺层由多根玻璃纤维塑料预浸带沿内管轴向平铺敷设熔贴在第一缠绕层外表面上，第二缠绕层由一根连续玻璃纤维塑料预浸带螺旋缠绕熔贴在第二平铺层外表面上，第三平铺层由多根玻璃纤维塑料预浸带沿内管轴向平铺敷设熔贴在第二缠绕层外表面上,第三缠绕层由一根连续玻璃纤维塑料预浸带螺旋缠绕熔贴在第三平铺层外表面。
6.所述缠绕层中塑料预浸带的缠绕夹角α取值70
°
～88
°
；所述平铺层中邻接两带之间搭接0～20mm。
7.所述塑料内管层和塑料外管层的塑料以及平铺层和缠绕层二者塑料预浸带的塑料选自pp、pe、pert、cwpp、cwpe、drpo、cwpp、cwpe或其它热塑性塑料。
8.所述塑料外管层由不同形状结构体的热塑性塑料带连续缠绕熔贴在点阵结构增强光层外表面构成，上述结构体包括矩形、梯形、三角形、u型和圆形。
9.所述平铺层和缠绕层均为3层，二者的玻璃纤维预浸带的厚度为0.25mm到0.4mm；所述塑料内管层的厚度为8mm～20mm；压力复合管的内空直径为400mm～4000mm。
10.所述平铺层中玻璃纤维塑料预浸带为偶数根。
11.本实用新型的有益技术效果为：
12.1、本实用新型在结构上设计合理，制作起来方便快捷，实用性很高，适合推广使用；
13.2、本实用新型管材具有高刚度、高柔度，能承受外压负载，是高刚度、抗拉、抗压的复合管，适用于大口径、高压力液体管道、气体输送场合。
附图说明
14.图1为本实用新型管材剖面结构示意图。
具体实施方式
15.下面结合附图和具体实施方法对本实用新型做进一步详细说明。
16.本实用新型的一种连续纤维点阵结构增强热塑性压力复合管如图1所示，从内到外依次为塑料内管层1、点阵结构增强芯层2和塑料外管层3，管道口径（内空直径）为400mm—4000mm。
17.一种连续纤维点阵结构增强热塑性压力复合管，从内到外依次为塑料内管层1、点阵结构增强芯层2和塑料外管层3；所述塑料内管层1由多层塑料带材逐一螺旋缠绕后熔融一体构成内管；所述点阵结构增强芯层2由平铺层和缠绕层逐一交替叠加在塑料内管层1上组成：第一平铺层211由多根玻璃纤维塑料预浸带沿内管轴向平铺敷设熔贴在塑料内管层1外表面上，第一缠绕层221由1根连续玻璃纤维塑料预浸带螺旋缠绕熔贴在第一平铺层211外表面上，第二平铺层212由多根玻璃纤维塑料预浸带沿内管轴向平铺敷设熔贴在第一缠绕层221外表面上，第二缠绕层222由一根连续玻璃纤维塑料预浸带螺旋缠绕熔贴在第二平铺层212外表面上，第三平铺层(213)由多根玻璃纤维塑料预浸带沿内管轴向平铺敷设熔贴在第二缠绕层(222)外表面上,第三缠绕层(223)由一根连续玻璃纤维塑料预浸带螺旋缠绕熔贴在第三平铺层(213)外表面。
18.一种连续纤维点阵结构增强热塑性压力复合管，所述缠绕层中塑料预浸带的缠绕夹角α取值70
°
～88
°
；所述平铺层中邻接两带之间搭接0～20mm。
19.一种连续纤维点阵结构增强热塑性压力复合管，所述塑料内管层和塑料外管层3的塑料以及平铺层和缠绕层二者塑料预浸带的塑料选自pp、pe、pert、cwpp、cwpe、drpo、cwpp、cwpe或其它热塑性塑料。
20.一种连续纤维点阵结构增强热塑性压力复合管，所述塑料外管层由不同形状结构体的热塑性塑料带材连续缠绕熔贴在点阵结构增强芯层外表面构成，上述结构体包括矩形、梯形、三角形、u型和圆形，塑料外管层主要用作增加复合管刚度。
21.一种连续纤维点阵结构增强热塑性压力复合管，所述平铺层和缠绕层均为3层，二者的玻璃纤维预浸带的厚度为0.25mm到0.4mm；所述塑料内管层1的厚度为8mm～20mm。
22.图1中，第一、第二、第三平铺层211、212、213中各层带材的宽度相同或不相同，第一、第二、第三缠绕层中各层带材的缠绕夹角为α（70
°
～88
°
）或-α（-70
°
～-88
°
）。
23.本实用新型由塑料内管层1、点阵结构增强芯层2和外层3构成三层一体的高刚度、抗拉、抗压的复合管管体。由点阵结构增强芯层2独立承担或与内外层塑料管联合承担复合管轴向拉力与环向压力综合应力。
24.环向负载（应力）：内压形成的环向应力由螺旋缠绕的连续纤维带层承受，设计安全系数3。
25.轴向负载（应力）：在制造搬运过程中和埋设后因为不均匀下沉等形成的轴向应力由轴向热熔敷设的连续纤维预浸带层承受。
26.外压负载：外层采用结构图形式，管材具有高刚度、高柔度，能承受外压负载（如埋地铺设）。
27.实验测得本实用新型管道系统高压力0.4mpa～1.6mpa，满足大直径600mm—4000mm以上对轴向拉力与环向压力综合力学的要求。


技术特征：
1.一种连续纤维点阵结构增强热塑性压力复合管，其特征在于，从内到外依次为塑料内管层（1）、点阵结构增强芯层（2）和塑料外管层（3）；所述塑料内管层（1）由多层塑料带材逐一螺旋缠绕后熔融一体构成内管；所述点阵结构增强芯层（2）由平铺层和缠绕层逐一交替叠加在塑料内管层（1）上组成：第一平铺层（211）由多根玻璃纤维塑料预浸带沿内管轴向平铺敷设熔贴在塑料内管层（1）外表面上，第一缠绕层（221）由1根连续玻璃纤维塑料预浸带螺旋缠绕熔贴在第一平铺层（211）外表面上，第二平铺层(212)由多根玻璃纤维塑料预浸带沿内管轴向平铺敷设熔贴在第一缠绕层（221）外表面上，第二缠绕层(222)由一根连续玻璃纤维塑料预浸带螺旋缠绕熔贴在第二平铺层（212）外表面上，第三平铺层(213)由多根玻璃纤维塑料预浸带沿内管轴向平铺敷设熔贴在第二缠绕层(222)外表面上,第三缠绕层(223)由一根连续玻璃纤维塑料预浸带螺旋缠绕熔贴在第三平铺层(213)外表面。2.根据权利要求1所述连续纤维点阵结构增强热塑性压力复合管，其特征在于，所述缠绕层中塑料预浸带的缠绕夹角α取值70
°
～88
°
；所述平铺层中邻接两带之间搭接0～20mm。3.根据权利要求1所述连续纤维点阵结构增强热塑性压力复合管，其特征在于，所述塑料内管层（1）和塑料外管层（3）的塑料以及平铺层和缠绕层二者塑料预浸带的塑料选自pp、pe、pert、cwpp、cwpe、drpo、cwpp或cwpe。4.根据权利要求1或者3所述连续纤维点阵结构增强热塑性压力复合管，其特征在于，所述塑料外管层（3）由不同形状结构体的热塑性塑料带材连续螺旋缠绕熔贴在点阵结构增强芯层（2）外表面构成，上述结构体包括矩形、梯形、三角形、u型和圆形。5.根据权利要求4所述连续纤维点阵结构增强热塑性压力复合管，其特征在于，所述平铺层和缠绕层均为3层，二者的玻璃纤维预浸带的厚度为0.25mm到0.4mm；所述塑料内管层（1）的厚度为8mm～20mm；所述压力复合管的内空直径为400mm～4000mm。6.根据权利要求5所述连续纤维点阵结构增强热塑性压力复合管，其特征在于，所述平铺层中玻璃纤维塑料预浸带为偶数根。

技术总结
一种连续纤维点阵结构增强热塑性压力复合管，从内到外依次为塑料内管层点阵结构增强芯层和塑料外管层；塑料内管层由多层塑料带材逐一螺旋缠绕熔融一体构成；点阵结构增强芯层由三个相同的平铺层和三个相同的缠绕层逐一交替叠加熔贴在塑料内管层上组成；第一平铺层由多根玻璃纤维塑料预浸带沿内管轴向平铺敷设熔贴在塑料内管层外表面上，第一个缠绕层由1根连续玻璃纤维塑料预浸带螺旋缠绕熔贴在第一平铺层外表面上，第二平铺层敷设熔贴在第一缠绕层外表面上，第二缠绕层螺旋缠绕熔贴在第二平铺层外表面上，以此类推。本管材具有高刚度、高柔度，能承受高压力负载，实用性很高，适合推广使用。合推广使用。合推广使用。


技术研发人员：杨维国
受保护的技术使用者：四川慧科合创机械技术有限公司
技术研发日：2021.11.08
技术公布日：2022/4/29