同晶结构自粘结玻璃纤维增强塑料管的制造方法
技术领域
本发明涉及用编织长玻纤技术增强管道以及用热烘模同晶结构技术来实现管材内外层与玻纤材料无胶粘结整体成型方法的领域，具体为一种同晶分子结构自粘结玻璃纤维增强塑料管的制造方法。
背景技术
聚烯烃(英文缩写为PO)复合材料，是一种以乙烯、丙烯、丁烯等均聚物为主的经无机等增强材料改性复合的材料，它克服了单一组份的缺点，经改性复合后制作的产品具有极高的抗拉强度、抗压刚度、弹性模量、尺寸稳定性等综合力学性能，同时具有聚乙烯良好的韧性及耐低温性、聚丙烯较高的软化温度、聚丁烯优良的热和光的稳定性，是目前较为理想的高耐热、高耐压、高韧性、长寿命、防腐蚀材料，因而在采暖、空调、室外埋地、工业介质输送、生活冷热水等用管材领域获得广泛应用。目前，为了减少塑料管材的线膨胀系数，增加管材的强度、刚度等指标，通常采用金属材料或短纤维复合PO材料，如：铝塑复合管、钢塑复合管、短玻纤三层复合管等。以上几种复合管材或存在节能、环保、耐热、循环经济问题，或存在强度、韧性不够等问题，都无法满足使用要求。玻璃纤维的抗拉强度是碳素钢的20倍，是铝合金的40倍，因此，用长玻纤增强PO塑料管是增强、增刚、增韧PO管的一个极好的方法。但是，长期以来，因技术、工艺、成型方法等问题，一直困挠着该复合管道技术的发展。用长玻纤增强PO塑料管制造时，先制造出符合内径要求的内层管，然后在内层管外表面用编织法敷以长玻纤，最后在内管外再用挤出方法敷上符合外径尺寸要求的外层管，内管和外管之间采用热烘同晶分子结构自粘结方法取得。该方法克服了惯用胶水粘结内外层与玻纤层，因采用胶粘方法制得的玻纤、金属等增强PO管，内管和外管不是同晶材料，两者不构成一个整体，在温度与应力作用下长期使用后存在内外脱胶、错位的问题，从而降低了管材的整体耐压强度，缩短了管材的使用寿命，而且用胶水即浪费资源且当管子报废后，使用的粘结剂对环境有害。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，提供一种整体强度高、使用寿命长的复合管制造方法，本发明公开了一种同晶结构自粘结玻璃纤维增强塑料管的制造方法。
本发明通过如下技术方案达到发明目的：
一种同晶结构自粘结玻璃纤维增强塑料管的制造方法，以聚烯烃材料为原料，按如下步骤依次进行：a.制备内层管、b.在内层管外表面缠绕长玻璃纤维、c.热烘法在内层管外敷上外层管、d.定径冷却切割，其特征是：
制备内层管时，以聚烯烃材料为原料，用单螺杆挤出机制成内层管，在内层管从单螺杆挤出机中挤出后，随即送入喷淋真空定径槽内，喷淋真空定径槽内的气压低于一个大气压，内层管的外表面紧贴于在喷淋真空定径槽内的定径套上运行，在内层管经喷淋真空定径槽内部分冷却后送出，再进入第二节喷淋冷却槽，冷却后用热风机吹出环形热风吹干内层管外表面的水分；
b.在内层管外表面用编织缠绕法将玻纤敷于内层管材的外表面，即经冷却后的内层管从喷淋冷却槽内送出后，用编织机将玻璃纤维缠绕于内层管的外表面，缠绕时，一条玻璃纤维作为经线并和内层管的轴线成45°角，另一条玻璃纤维作为纬线和内层管的轴线成45°角，经线和纬线互相垂直，同时再附加一条和内层管的轴线平行的玻璃纤维作为加强筋贴于内层管材的外表面与经纬线之间，经线、纬线和加强筋编织成网状并紧密缠绕于内层管(1)外表面；
c.在内层管外敷上外层管时，采用热烘熔合的方法，即在内层管外表面缠绕了玻璃纤维编织成网后，将缠绕了玻璃纤维的内层管送入热烘模内加热，热烘模内采用围绕内层管外侧的环形热风迅速加热致内层管外表面形成熔融状态，送入以聚烯烃材料为原料，用单螺杆挤出机挤出原材料敷在编织好的玻纤内层管外表面上，在负真空复合模具下制成外层管，外层管的内径和内层管的外径之间通过同晶分子结构形成无隙结合自成整体，形成整体的玻璃纤维增强塑料管，在用单螺杆挤出机制成并挤出外层管的同时，用牵引机牵引三层复合好的管材，牵引速度以使内层管的外表面处于熔触状态为准；
d.定径冷却切割时，将编织好的玻璃纤维增强内层管送入负真空复合模具后，以调节该挤出机挤出速度来调整管材的外径实现目标值后，在送入喷淋定径槽内冷却，冷却至一定温度后牵引至切割机处切割。
所述的同晶结构自粘结玻璃纤维增强塑料管的制造方法，其特征是：a.制备内层管时，在内层管从喷淋冷却槽内冷却后，用80℃～150℃的环形热风吹干内层管外表面的水分；
所述的同晶结构自粘结玻璃纤维增强管的制造方法，其特征是：b.在内层管外表面缠绕玻璃纤维时，采用的玻璃纤维直径在100μm～500μm，长度大于5000m。
所述的同晶结构自粘结玻璃纤维增强塑料管的制造方法，其特征是：c.在内层管外套上外层管时，热烘模的长度在300mm～800mm之间，热烘模内围绕内层管外侧的环形热风的温度在200℃～400℃之间。
采用本发明的方法制备玻璃纤维增强塑料管，不仅保留了加入玻璃纤维而提高了抗拉强度的优点，而且，由于内层管和外层管之间采用了同晶分子结构相结合自成体系，不用粘结剂而通过热熔方式连接成整体，彻底避免了长期使用后的脱胶及内外层脱落现象，大大延长了使用寿命，玻璃纤维与聚烯烃材料产生良好的三层断面结合增强体，实现无机纤维材料最大程度地复合增强增韧有机材料的目的，而且避免了使用粘结剂对环境的危害。用本发明的方法制备的玻璃纤维增强塑料管，特别适用于给水、采暖、空调、工业等场所大口径管道系统，尤其适用于小区室外采暖总管、城市给水干管、室内冷热水立管、中央空调冷热水管道等。
附图说明
图1是本发明中外层管套在内层管外形成整体的玻璃纤维增强塑料管的截面示意图；
图2是本发明中缠绕在内层管外表面上的玻璃纤维网沿母线的展开示意图。
具体实施方式
以下通过具体实施例进一步说明本发明。
实施例1
现制造Φ25mm×δ3.5mm的BPP-RCT管材，Φ表示直径，δ表示管壁厚度，采用同晶结构自粘结玻璃纤维增强塑料管的制造方法，以PP-RCT材料为原料，按如下步骤依次进行：a.制备内层管、b.在内层管外表面缠绕玻璃纤维、c.在内层管外敷上外层管、d.定径冷却切割，具体步骤是：
a.制备内层管：以PP-RCT塑料为原料，用一台65单螺杆挤出机挤出内层管1，连接65单螺杆挤出机的挤出模具内径为23.3mm，挤出模具芯棒的直径为17.2mm。在内层管1从单螺杆挤出机中挤出后，随即送入喷淋真空定径槽内，喷淋真空定径槽内的气压低于一个大气压，内层管1套在喷淋真空定径槽内的芯模上，确保内层管的内径在18mm，壁厚在2.5mm。在内层管1从喷淋真空定径槽内送出后，再送入喷淋冷却槽，冷却后用热风机吹出温度在80℃～150℃的环形热风吹干内层管1外表面的水分；
b.在内层管外表面缠绕玻璃纤维：在内层管1从喷淋冷却槽内送出后，用编织机将玻璃纤维2缠绕于内层管1的外表面，玻璃纤维2的直径在100μm～300μm，长度大于5000m。外表面缠绕了玻璃纤维2的内层管1的截面如图1所示，缠绕时，一条玻璃纤维2作为经线21并和内层管1的轴线成45°角，另一条玻璃纤维2作为纬线22也和内层管1的轴线成45°角，经线21和纬线22互相垂直，同时再附加一条和内层管1的轴线平行的玻璃纤维2作为加强筋23，经线21、纬线22和加强筋23编织成网状并紧密缠绕于内层管1外表面，网状的玻璃纤维2沿母线的展开图如图2所示，网状的玻璃纤维将作为最终成品管材横断面的中间层面。
c.在内层管外敷上外层管：采用热烘熔合的方法，在内层管1外表面缠绕了玻璃纤维2编织成的网后，将缠绕了玻璃纤维2的内层管1送入热烘模内加热，热烘模的内径为200mm，长度为600mm，热烘模内采用围绕内层管1外侧的环形热风加热，热风的温度在100℃～230℃之间，热烘以内层管1的外表面层呈熔融状态并与网状的玻璃纤维2成为一体为准。在用热烘模加热的同时，再以PP-RCT塑料为原料，用45单螺杆挤出机制成外层管3，外层管3的内径和内层管1的外径之间通过负真空复合模具形成无间隙结合，在用单螺杆挤出机挤出外层管3的同时，用三爪牵引机牵引三层1三层复合好的管材，牵引速度为5m/min～8m/min，牵引速度以使内层管1的外表面处于熔触状态为准，根据牵引速度调整45单螺杆挤出机挤出速度，以确保管材的外径在25～25.3mm之间、壁厚在3.5～3.8mm之间。
d.定径冷却切割：在牵引机牵引下，将三层复合好管径调整好的管材送入喷淋定径冷却槽内，以确保玻璃纤维增强管的外径在25mm，总壁厚在3.5mm～3.8mm，在玻璃纤维增强管从喷淋真空定径槽内送出后，再送入喷淋冷却槽，冷却至室温后牵引至切割机处标识、切割，并包装、入库。
实施例2
现制造Φ110mm×δ12.3mm的BNFPP-RCT管材，采用同晶结构自粘结玻璃纤维增强塑料管的制造方法，以PP-RCT复合材料为原料，按如下步骤依次进行：a.制备内层管、b.在内层管外表面缠绕玻璃纤维、c.在内层管外敷上外层管、d.定径冷却切割，
a.制备内层管：用90单螺杆挤出机挤出内层管1，连接90单螺杆挤出机的挤出模具口模内径为110mm，挤出模具芯棒的直径为93mm。
c.在内层管外敷上外层管：热烘模的内径为300mm，长度为800mm，热烘模内环形热风的温度在190℃～240℃之间，三爪牵引机的牵引速度为0.8m/min，在以PP-RCT塑料为原料，用65单螺杆挤出机制成外层管3，连接65单螺杆挤出机的挤出模具内径为135mm，无芯棒。
其他步骤和方法都和实施例1同。
实施例3
现制造Φ200mm×δ22.4mm的BNFPP-RCT管材，采用同晶结构自粘结玻璃纤维增强塑料管的制造方法，以PP-RCT复合材料为原料，按如下步骤依次进行：a.制备内层管、b.在内层管外表面缠绕玻璃纤维、c.在内层管外敷上外层管、d.定径冷却切割，
a.制备内层管：用高速90单螺杆挤出机挤出内层管1，连接90单螺杆挤出机的挤出模具内径为201mm，挤出模具芯棒的直径为168.3mm。
c.在内层管外套上外层管：热烘模的内径为600mm，长度为1000mm，热烘模内环形热风的温度在250℃～280℃之间，三爪牵引机的牵引速度为0.3m/min，再以PP-RCT塑料为原料，用65单螺杆挤出机制成外层管3，连接65单螺杆挤出机的挤出模具内径为230mm，无芯棒。
其他步骤和方法都和实施例1同。