專利名稱：全塑立筋增強(qiáng)纏繞波紋管材的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
全塑立筋增強(qiáng)纏繞波紋管材技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及一種管材，尤其涉及一種全塑立筋增強(qiáng)纏繞波紋管材。
背景技術(shù)：
[0002]在市政排污管道建設(shè)中，為減少污水滲漏，保護(hù)地下水源和土壤不受污染，大量的 推廣使用大口徑塑料排水管。埋地自流式排水管道一般承受內(nèi)壓小，主要需提高抗土壤外 擠壓力。這就需要一方面提高管材的環(huán)剛度，另一方面通過(guò)增強(qiáng)管材與土壤的結(jié)合面積、加 強(qiáng)回填土的密實(shí)度來(lái)完善管土的共同作用，以提高管材抗壓性。目前市場(chǎng)上的鋼帶增強(qiáng)聚 乙烯(PE)螺旋波紋管、聚乙烯塑鋼纏繞排水管、雙平壁塑鋼排水管、硬聚氯乙烯(PVC-U)塑 鋼復(fù)合纏繞管等等都是通過(guò)復(fù)合鋼帶的方式增強(qiáng)管材的環(huán)剛度。但鋼塑復(fù)合的技術(shù)還有待 完善，鋼材的耐腐蝕性差等問(wèn)題，使鋼塑復(fù)合管在用于輸送腐蝕性的污水時(shí)仍存在一定的 質(zhì)量安全隱患。[0003]大口徑的純塑料管目前主要有聚乙烯或硬聚氯乙烯雙壁波紋管、硬聚氯乙烯加筋 管、增強(qiáng)聚丙烯(FRPP)模壓管、聚乙烯纏繞結(jié)構(gòu)壁管材A型、聚乙烯纏繞結(jié)構(gòu)壁管材B型。 各種管材管壁的軸向局部剖面圖結(jié)構(gòu)分別如圖la、圖lb、圖lc、圖1d和圖le。[0004]雙壁波紋管的制造方法是由塑料擠出機(jī)在熔融狀態(tài)下連續(xù)擠出內(nèi)外兩層同心管， 在內(nèi)外管剛擠出還未冷卻時(shí)，外管在上下或左右履帶式模塊的牽引和真空吸附下，形成連 續(xù)的中空波形加強(qiáng)筋，并將該中空波形的“波谷”部位和內(nèi)壁的管壁在半熔融狀態(tài)下壓接在 一起，冷卻后形成管體。該管材外壁中空波形加強(qiáng)筋所形成的管材結(jié)構(gòu)厚度可以達(dá)到管材 直徑的8%，有較高的管壁慣性矩，所以能經(jīng)濟(jì)有效的提高管材的環(huán)剛度；同事外壁的波紋 型也增加了管材外表面積，有利于實(shí)現(xiàn)管土共同作用。但是，如在生產(chǎn)過(guò)程中因材料粘接 性差或溫度控制上的問(wèn)題沒(méi)有使內(nèi)外層有效熔接(見(jiàn)圖1a)，在施工回填后極易在土壤的 擠壓下造成內(nèi)外層分層甚至垮塌。同時(shí)其制造設(shè)備價(jià)格昂貴，市場(chǎng)發(fā)展空間受限。[0005]硬聚氯乙烯加筋管和增強(qiáng)聚丙烯(FRPP)模壓管的管壁軸向剖面結(jié)構(gòu)基本相同， 分別如圖lb、lc，由于沒(méi)有形成中空的加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)，在環(huán)剛度相同時(shí)其經(jīng)濟(jì)性較同材質(zhì)的波 紋管差。[0006]聚乙烯纏繞結(jié)構(gòu)壁管A型的管壁軸向剖面結(jié)構(gòu)如圖ld，其制造方法是先由第一擠 出機(jī)擠出斷面為矩形的管坯，經(jīng)真空水冷定型成為矩形管2，然后使該矩形管連續(xù)有規(guī)律的 并排螺旋纏繞在和成型管材直徑對(duì)應(yīng)的圓形成型滾筒上，成型滾筒上裝有多條受鏈條驅(qū)動(dòng) 旋轉(zhuǎn)的小輥軸。與此同時(shí)，再由第二擠出機(jī)不斷的向并排螺旋纏繞矩形管的相鄰側(cè)面間隙 中擠出熔融的塑料熔膠3，相鄰的矩形管在側(cè)向壓力下，由熔膠相互熔接在一起，并隨著旋 轉(zhuǎn)小輥軸轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生軸向力的推動(dòng)下不斷旋出，形成連續(xù)中空壁管材。該管材管壁的結(jié)構(gòu)厚 度決定于第一擠出機(jī)所形成的矩形管的高度，由于矩形管是在冷卻后再纏繞的，矩形管高 度越大，則纏繞越困難，一般矩形高度只能在成型管材直徑的6%左右，管壁慣性矩較同材 質(zhì)和同重量波紋管差，所以在環(huán)剛度相同時(shí)經(jīng)濟(jì)性也較同材質(zhì)的波紋管差，同時(shí)其外壁為 平面不利于形成管土共同作用。但該種管材結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、設(shè)備簡(jiǎn)單、生產(chǎn)易于控制。[0007]聚乙烯纏繞結(jié)構(gòu)壁管材B型的管壁軸向剖面結(jié)構(gòu)如圖le，其制造設(shè)備和制造過(guò)程 復(fù)雜，同時(shí)由于其加強(qiáng)筋是由聚丙烯波紋管4外復(fù)合聚乙烯組成，在熔融狀態(tài)下熔接在管 壁上，造成管材結(jié)構(gòu)壁慣性小，所以尤其是大口徑管材在達(dá)到同等要求的環(huán)剛度時(shí)，比其他 纏繞結(jié)構(gòu)壁管材經(jīng)濟(jì)性差。[0008]目前市場(chǎng)上有一種螺旋纏繞波紋管的管壁軸向剖面結(jié)構(gòu)如圖2a，其制造方法是先 有第一擠出機(jī)擠出熔融條形塑料片材5，然后使該片材連續(xù)有規(guī)律的并排螺旋纏繞在裝有 多只主動(dòng)旋轉(zhuǎn)小滾軸的圓形成型滾筒上，同時(shí)由另一擠出機(jī)擠出相應(yīng)梯形管狀加強(qiáng)筋6，經(jīng) 水冷真空定型。以同樣螺旋纏繞方式跨壓于管壁上各條塑料片材相鄰邊緣的搭接縫部位， 梯形管狀加強(qiáng)筋底面經(jīng)適當(dāng)加熱，同時(shí)由于塑料片材處于半熔融狀態(tài)，在梯形方管上的壓 輪的碾壓下，梯形管和兩層相互搭接的條狀片材融合在一起。該管材外壁波紋型有利于管 土共同作用。但由于其加強(qiáng)筋和聚乙烯纏繞結(jié)構(gòu)壁管材B型類似，也是冷卻定型后纏繞，其 結(jié)構(gòu)高度不能太大，所以其管壁慣性矩較同材質(zhì)和同重量的波紋管小，但較聚乙烯纏繞結(jié) 構(gòu)管材A型稍好。最大問(wèn)題在于其加強(qiáng)筋和管壁的粘接很難控制，如條狀塑料片材溫度過(guò) 低，則粘接差；如溫度過(guò)高，條形塑料片材則會(huì)從成型滾筒上下墜而難以控制成型。而且即 使完成粘接，條形塑料片材的溫度一定低于聚乙烯額纏繞結(jié)構(gòu)壁管材A型的融膠，所以加 強(qiáng)筋的側(cè)面始終留有縫隙7，造成應(yīng)力集中，在環(huán)境溫度交替變化時(shí)熔接面會(huì)由縫隙逐步開(kāi) 裂，易造成管壁和加強(qiáng)筋分離而垮塌。[0009]另外一種傳統(tǒng)的纏繞波紋管的管壁軸向剖面結(jié)構(gòu)如圖2b，其制造方法類似于聚乙 烯纏繞結(jié)構(gòu)壁管材A型，不同的是第一擠出機(jī)擠出的是底面兩側(cè)各帶有一個(gè)相互熔接用的 適當(dāng)形狀翼片的異形矩形管8經(jīng)真空冷卻定型后，螺旋纏繞在成型滾筒上，再由第二擠出 機(jī)不斷的向并排螺旋纏繞異形矩形管相鄰對(duì)應(yīng)的翼片連接部位擠出熔融的塑料熔膠9，經(jīng) 壓輪碾壓而溶解在一起。該種管材最大弱點(diǎn)是熔接位在管材的最薄弱部位(如圖2b，9熔 接位)，且熔接面小、溶膠量少，從而降低了管材整體抗彎強(qiáng)度。[0010]實(shí)用新型內(nèi)容[0011]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種提高管材外表面積，熔接效果好，節(jié)省 材料的全塑立筋增強(qiáng)纏繞波紋管材。[0012]為了解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的[0013]本實(shí)用新型的全塑立筋增強(qiáng)纏繞波紋管材，包括圓柱面管材和螺旋環(huán)繞在管材外 側(cè)的加強(qiáng)筋，加強(qiáng)筋內(nèi)含一條垂直于管壁的增強(qiáng)立筋，該立筋將加強(qiáng)筋分成兩個(gè)并列的半 圓形空腔。[0014]進(jìn)一步的，該管材是由兩側(cè)帶兩個(gè)半圓形空腔的塑料異形帶材以螺旋纏繞方式并 經(jīng)膠條熔合而形成。[0015]進(jìn)一步的，相鄰的塑料異形帶材側(cè)邊上兩個(gè)相互靠近的半圓形凸起經(jīng)膠條融合形 成管材的加強(qiáng)筋，加強(qiáng)筋的立筋由相鄰異形帶材相互靠近的半圓形凸起的側(cè)邊和膠條融合 而成，其兩側(cè)的內(nèi)空腔即是相鄰異形帶材的相互靠近的兩個(gè)半圓形空腔。[0016]進(jìn)一步的，加強(qiáng)筋的兩個(gè)內(nèi)空腔是半圓形。[0017]進(jìn)一步的，加強(qiáng)筋的上部，立筋的頂部是壓輪形狀。[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是1.本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)形式具有的外 波紋及其波峰頂部的實(shí)心凸起，提高了管材外表面積，其使用時(shí)形成的管土共同作用優(yōu)越于聚乙烯纏繞結(jié)構(gòu)壁管材A型管(即俗稱中空壁管)。由于其結(jié)構(gòu)壁高度大，使得管土共 同作用也較普通雙壁波紋管纏繞波紋管好。2.其熔接效果好，由于本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)形式 熔接面大于所有其他類型的纏繞結(jié)構(gòu)壁波紋管，所以其熔接效果是所有纏繞波紋管中最好 的。而且由于其熔接縫上的凸起部分造成其熔膠量大，又經(jīng)過(guò)特殊的壓輪碾壓作用，使其熔 接效果也優(yōu)于中空壁管。3.本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)形式具有的外波紋及其波峰頂部的實(shí)心凸 起，提高了管材的結(jié)構(gòu)壁厚度，波峰高度可以達(dá)到成型管材直徑的9%以上，超過(guò)雙壁波紋 管。令本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)形式的管材用等量的材料時(shí)能獲得更大的慣性矩，從而節(jié)省了材料， 是現(xiàn)有所有纏繞結(jié)構(gòu)壁管材中經(jīng)濟(jì)性最好的一種。4.本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)壁塑料管材的波 峰中間的立筋結(jié)構(gòu)提高了波峰的穩(wěn)定性，同時(shí)由于波谷片材是和兩側(cè)一半波峰一次性擠出 的，所以波谷和加強(qiáng)筋互成一體，使本實(shí)用新型的纏繞波紋管穩(wěn)定性優(yōu)越于其他纏繞波紋 管和雙壁波紋管。5.本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)形式管材，還可以只通過(guò)對(duì)熔膠材料的改性適當(dāng)增 加熔膠的彈性模量的方法，提高立筋的抗壓性以經(jīng)濟(jì)行的增強(qiáng)管材的環(huán)剛度，而不會(huì)影響 管材整體的抗沖擊性。6.本實(shí)用新型的纏繞波紋管可以用普通纏繞結(jié)構(gòu)壁管材生產(chǎn)設(shè)備配 以相適應(yīng)的模具、定型套及其輔助性壓輪即可以生產(chǎn)，設(shè)備投資小。


[0019]圖1a是聚乙烯或硬聚氯乙烯雙壁波紋管軸向局部剖面圖；[0020]圖1b是硬聚氯乙烯加筋管軸向局部剖面圖；[0021]圖1c是增強(qiáng)聚丙烯(FRPP)模壓管軸向局部剖面圖；[0022]圖1d是聚乙烯纏繞結(jié)構(gòu)壁管材A型軸向局部剖面圖；[0023]圖1e是聚乙烯纏繞結(jié)構(gòu)壁管材B型軸向局部剖面圖；[0024]圖2a是一種螺紋纏繞波紋管軸向局部剖面圖；[0025]圖2b是另一種螺旋纏繞波紋管軸向局部剖面圖；[0026]圖3是本實(shí)用新型的立筋增強(qiáng)纏繞波紋管材一種實(shí)施例的軸向剖面圖；[0027]圖4是本實(shí)用新型的立筋增強(qiáng)纏繞波紋管材的一種塑料異形帶材結(jié)構(gòu)示意圖；[0028]圖5a是塑料異形帶材在第一個(gè)壓輪碾壓時(shí)熔接剖面圖；[0029]圖5b是塑料異形帶材在第二個(gè)壓輪碾壓時(shí)熔接剖面圖；[0030]圖6是制備本實(shí)用新型立筋增強(qiáng)纏繞波紋管材的設(shè)備平面布置圖。[0031]具體實(shí)施方式
[0032]
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下 實(shí)施例用于說(shuō)明本實(shí)用新型，但不用來(lái)限制本實(shí)用新型的范圍。[0033]如圖3所示，一種全塑立筋增強(qiáng)纏繞波紋管材，是由圓柱面管材10，和與管外壁成 一體的螺旋加強(qiáng)筋11，加強(qiáng)筋11內(nèi)含一條和管壁垂直的立筋12，立筋12將加強(qiáng)筋11分成 兩個(gè)并列的內(nèi)空腔13，內(nèi)空腔13是半圓形或者其他形式。[0034]在螺旋加強(qiáng)筋11的外頂部，立筋頂部14由壓輪確定形狀，可以是任意形式。[0035]制備本實(shí)用新型上述結(jié)構(gòu)形式的立筋增強(qiáng)纏繞波紋管材，可以通過(guò)兩套相互配合 的擠出機(jī)及其相應(yīng)的輔助設(shè)備進(jìn)行。首先，第一塑料擠出機(jī)配合相應(yīng)型材模具擠出塑料異 形帶材(如圖4)，其斷面為一個(gè)片材連接著兩個(gè)半圓形空腔13，經(jīng)水冷真空定型，然后使該 塑料異形帶材連續(xù)有規(guī)律的并排螺旋纏繞在成型機(jī)滾筒上，同時(shí)由第二塑料擠出機(jī)不斷地向并排螺旋纏繞的塑料異形帶材相鄰間隙中擠入熔融的塑料膠條，再經(jīng)過(guò)設(shè)置于成型滾筒 外周對(duì)應(yīng)部位處帶相應(yīng)凹槽結(jié)構(gòu)形式的壓輪，對(duì)相鄰塑料異形帶材熔接間隙兩邊相對(duì)應(yīng)的 兩個(gè)半圓形空腔進(jìn)行碾壓。相鄰塑料異形帶材側(cè)邊的兩個(gè)半圓形管狀凸起經(jīng)熔接后形成管 外壁的外凸加強(qiáng)筋11，加強(qiáng)筋11內(nèi)含一條垂直于管壁的立筋12和兩個(gè)半圓型空腔13。[0036]設(shè)置于大型成型滾筒外周對(duì)應(yīng)部位的壓輪機(jī)構(gòu)根據(jù)需要可以是兩個(gè)或兩個(gè)以上， 可以通過(guò)改變壓輪上凹槽結(jié)構(gòu)形式，逐步壓緊兩個(gè)塑料異形帶材之間的熔接縫，使熔接縫 中的熔膠在第二次受壓時(shí)未冷卻硬化部分?jǐn)D出至加強(qiáng)筋11的上部，在壓輪上對(duì)應(yīng)部位形 狀的碾壓定型下，形成與壓輪對(duì)應(yīng)部位一樣的外形。[0037]實(shí)施本實(shí)用新型的方式可以結(jié)合如圖6作進(jìn)一步描述，首先第一塑料擠出機(jī)18經(jīng) 與其配套的型材模具19，擠出熔融塑料異形帶材的坯料20，在牽引機(jī)21的牽引下，通過(guò)冷 卻水槽或定型平臺(tái)22的真空定型模具23，冷卻定型為兩側(cè)帶兩個(gè)半圓形凸起的塑料異形 帶材15.然后在牽引機(jī)21和成型滾筒24上受鏈輪驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的多條輥軸241的導(dǎo)引下，塑料 異形帶材15連續(xù)有規(guī)律的并排螺旋纏繞在成型滾筒24上的輥軸241上，成型滾筒24的直 徑對(duì)應(yīng)成型管材的直徑。于此同時(shí)，再由第二塑料擠出機(jī)25，不斷向并排螺旋纏繞塑料異形 帶材相鄰側(cè)面間隙中擠出熔融的塑料膠條。并通過(guò)設(shè)置于成型滾筒外周對(duì)應(yīng)部位處帶相應(yīng) 凹槽形式的壓輪16，161對(duì)相鄰塑料異形帶材兩邊對(duì)應(yīng)的半圓形凸起進(jìn)行碾壓，使相鄰塑 料異形帶材15的側(cè)邊中空管狀凸起經(jīng)碾壓由熔膠熔接后熔成一體，形成連續(xù)帶增強(qiáng)立筋 的管材加強(qiáng)筋，同時(shí)部分粘接熔膠在壓輪161的碾壓下，擠出至加強(qiáng)筋頂部形成實(shí)心凸起。 如此隨著成型滾筒上受鏈輪驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)輥軸不斷旋轉(zhuǎn)，連續(xù)生產(chǎn)出立筋增強(qiáng)纏繞波紋管材。[0038]以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變型，這些改 進(jìn)和變型也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種全塑立筋增強(qiáng)纏繞波紋管材，包括圓柱面管材和螺旋環(huán)繞在管材外側(cè)的加強(qiáng)筋，其特征在于加強(qiáng)筋內(nèi)含一條垂直于管壁的增強(qiáng)立筋，該立筋將加強(qiáng)筋分成兩個(gè)并列的半圓形空腔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全塑立筋增強(qiáng)纏繞波紋管材，其特征在于該管材是由兩側(cè)帶兩個(gè)半圓形空腔的塑料異形帶材以螺旋纏繞方式并經(jīng)膠條熔合而形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的全塑立筋增強(qiáng)纏繞波紋管材，其特征在于相鄰的塑料異形帶材側(cè)邊上兩個(gè)相互靠近的半圓形凸起經(jīng)膠條融合形成管材的加強(qiáng)筋，加強(qiáng)筋的立筋由相鄰異形帶材相互靠近的半圓形凸起的側(cè)邊和膠條融合而成，其兩側(cè)的內(nèi)空腔即是相鄰異形帶材的相互靠近的兩個(gè)半圓形空腔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全塑立筋增強(qiáng)纏繞波紋管材，其特征在于加強(qiáng)筋的兩個(gè)內(nèi)空腔是半圓形。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的全塑立筋增強(qiáng)纏繞波紋管材，其特征在于加強(qiáng)筋的上部，立筋的頂部是壓輪形狀。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種管材，目的是提供一種提高管材外表面積，熔接效果好，節(jié)省材料的全塑立筋增強(qiáng)纏繞波紋管材。包括圓柱面管材本體和螺旋環(huán)繞在管體外側(cè)的加強(qiáng)筋，加強(qiáng)筋內(nèi)含一條垂直于管壁的增強(qiáng)立筋，該立筋將加強(qiáng)筋分成兩個(gè)并列的半圓形空腔。本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)形式具有的外波紋及其波峰頂部的實(shí)心凸起，提高了管材外表面積，其使用時(shí)形成的管土共同作用優(yōu)越于聚乙烯纏繞結(jié)構(gòu)壁管材A型管(即俗稱中空壁管)。由于其結(jié)構(gòu)壁高度大，使得管土共同作用也較普通雙壁波紋管纏繞波紋管好。由于本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)形式熔接面大于所有其他類型的纏繞結(jié)構(gòu)壁波紋管，所以其熔接效果是所有纏繞波紋管中最好的。
文檔編號(hào)F16L9/16GK202852225SQ20122037260
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月31日
發(fā)明者劉蘭欣 申請(qǐng)人:劉蘭欣