[发明专利]一种连续缠绕增强结构壁管材及其制造设备、制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及增强结构壁管材，还涉及这种管材的制造设备、制造方法。

背景技术

在城市的下水管和各种排污管中，各种形式的塑料管材的使用越来越多。由于其管内通常不存在有压力，为提高其抵抗外来压力或冲击的性能，在管壁外周设置有不同形式的加强筋结构。目前这种结构形式的塑料管材及相应的制备方法可有如下几种：

一种是采用直接挤出成型的塑料管材，最具代表性的是直接挤出成型的双壁波纹管和环向加筋管，其内壁层都是连续平顺的表面，这两种管材管壁的轴向局部剖面结构分别如图1的(a)和(b)所示，双壁波纹管的外壁层是中空的波形结构，环向加筋管的外壁层是实心的环状肋型结构。制造时，这类管材的内壁层是由熔融状态下的塑料挤出形成的连续管材；作为加强筋结构的外壁层，则是在管内壁层的塑料还没有完全冷却的情况下，将另一具有中空波形或环肋等适当结构形式的连续加强筋结构层的相应“波谷”部位熔接在管壁的外周面上。该管材外壁层的中空波形或环肋等形式的加强结构虽然能有效的增强管材的刚性，但其制造设备的价格非常昂贵，推广应用难度很大。

另一种类型是以螺旋缠绕成型的塑料管材，其中最具有代表性的是双重壁管和螺旋波纹管。

双重壁管的管壁轴向局部剖面结构如图2所示，双重壁管的制造，是先由第一挤塑机挤出断面为矩形的管坯，经冷却定型后成为矩形管，然后使该矩形管连续有规律的并排螺旋缠绕在装有多只可主动旋转小滚筒的大圆筒上；与此同时，再由第二挤塑机不断地向并排螺旋缠绕的该矩形管的相邻侧面间隙中挤出熔融的塑料条，并在使矩形管产生侧向压力的情况下，将相邻的矩形管相互溶解在一起，随着主动小滚筒的不断旋转，即形成为连续的双重壁管材。

螺旋波纹管的管壁轴向局部剖面结构如图3所示，螺旋波纹管的制造方法与双重壁管的制造方法类似，不同的是由第一挤塑机挤出的不是普通形状的矩形管，而是在底部两侧各带有一个相互熔接用的适当形状翼片异形矩形管。该带有两侧翼片的矩形管经定径冷却后，先用火焰把将作相互熔接的相邻两矩形管的相邻翼片的相应两侧加热至熔融状态，然后再缠绕在大圆筒上，并使各相邻两矩形管的相邻翼片相互搭接，并经内外相对设置的压轮碾压，使相互搭接的两侧翼片熔接在一起，冷却后即形成为连续的管壁。

由上述双重壁管和螺旋波纹管的制造过程可以看出，这类管材都是在普通形式或是带有翼片的异形矩形管被挤出并彻底冷却定型后，再经过二次加热至熔融状态，使相邻矩形管间的侧壁或是相邻的翼片相互熔接形成相应管材的管壁。因此这些管材的管壁结构中，通过二次加热并形成的熔接缝都是贯穿于其整个管壁内外层的。因而，这些管材的质量完全取决于该二次加热后所形成的熔接缝的质量。由于这些贯穿于整个管壁内外间的熔接缝很长，例如直径500毫米排水管上，每100米管材的熔接缝长度可达5000米，一旦这些贯穿于整个管壁结构的熔接缝的某一局部出现开裂，必然导致了整个管材失效。

众所周知，使管材的熔接部位能尽量保持与母材等强度和等寿命是保证其质量的关键因素。通过采用二次加热方式将两个常温下的塑料制品熔接成一个整体，并要使其熔接缝处的强度和寿命与母材一致，在工艺上的要求是很高的。首先对加热温度的控制必须在一个很窄的范围内；其次是对熔接面施加的正压力大小的要求范围也很窄，加压时间较长，在有一定正压力下对熔接面的冷却时间要求很长。这些条件和要求在制造管材的过程中常常不能得到保证。无论是在制造工艺温度上有变化，还是受到外界环境温度变化的影响(如在有极大温差的冬夏两季)，或是对熔接缝施加正压力的大小或时间的变化等，都对熔接缝处的质量与母材等强度和等寿命有较大影响。特别是在上述螺旋波纹管的制造过程中，为熔接而对该异形矩形管两侧的翼片加热时，通常都采用的是高于1000℃的火焰直接烧烤。火焰所到之处的翼片表面虽熔融了，但高温同时也极易造成塑料大分子的分解和断裂，其熔接缝部位的质量就更难以保证。因此在实际使用中可见到这些管材在装卸、运输或施工过程中受到摔碰或局部受到挤压时，常易造成管材的熔接缝部位开裂，或是呈螺旋弹簧状散开而破坏的现象。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种连续缠绕增强结构壁管材，本发明还提供了对该连续缠绕增强结构壁管材的制造设备及其制造方法。

本发明的技术方案是这样实现的：