专利名称：有光滑内涂覆表面的混凝土柱成型管及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种混凝土柱成型管及其制造方法，它用来接纳往里灌注的混凝土以制作混凝土柱。该成型管采用由粘合在一起的纸制的螺旋缠绕板做成的长筒形管，其特征是在成型管内有光滑内涂覆表面以消除螺旋形缝线和其它在成型的混凝土柱外表面不希望有的缺陷。
许多年来，人们已经采用混凝土柱成型管，成型管由粘合在一起的纸制的螺旋缠绕板制成，确定其有一个预定直径的并且涂覆有适应混凝土脱模性能的塑性材料的内壁表面，这些塑性涂覆层通常在螺旋缠绕成管之前就涂覆在纸板的一个面上，这些成型管接纳往里灌注的混凝土待干燥硬化以生产混凝土柱，然后成型管从混凝土柱上拆除，这一过程是借助涂覆在管内侧的塑性涂覆层的脱模性能来实现的。现有技术中这种类型的管公开在美国专利2,677,165和2,914,833中，该专利权人也是本发明权人。
由于这些成型管是螺旋缠绕结构，在成型管的内壁表面上通常会出现螺旋形缝线和其它不希望有的表面缺陷，在生产出来的混凝土柱的外表面形成螺旋形缝线和刻在外表面上的凸凹不平之处。从美观角度来看，在制造的混凝土柱上出现螺旋形疑线和其它凸凹不平之外都是不理想的，所以有必要对其进行砂磨或其它后续处理以生产出有光滑外表面的混凝土柱。
为有效解决这些问题，由美国专利4,595,168和专利受让人的美国专利4,957,270公开了一种分开成型的柔性筒形内衬。该分开式内衬在混凝土柱成型现场在管成型之后插到混凝土柱成型管中。虽然分开式内衬可提高成型混凝土柱的表面质量，不会出现沿成型柱长度方向的竖直缝线，但是这样造价高并很难维护、安装，也很难解决生产和使用中存在的问题。
本发明的一个目的是提供一种混凝土成型管及其制造方法，该管用来接纳往里灌注的混凝土以生产混凝土柱，该成型管由螺旋缠绕的纸板构成，它能消除以上所述的现有涂覆层的缺陷，在成型管形成一个有光滑涂覆层的内表面同时消除了出现在成型的混凝土柱外表面上的不希望有螺旋形缝线和其它缺陷。
根据本发明可以发现上述目的可以通过提供一个混凝土柱成型管来完成，该混凝土柱成型管由粘合在一起的螺旋缠绕纸板制成，其内壁表面上有螺旋形缝线，当转动该管时在螺旋缠绕纸管内壁表面上喷涂离心浇注的环氧树脂涂覆层，从而在成型管上形成光滑涂覆层内表面，进而可消除在混凝土成型柱上的螺旋形缝线和其它不希望有的缺陷。
优选的螺旋缠绕的成型管包括具有分层叠边的三个内侧板并且每一个板最低重量范围大约在90-100磅/1000英尺2，密度范围大约在3.6-4.0磅/点，另外至少有对接边的最低重量范围大约在70-120磅/1000英尺2和密度范围大约在2.7-3.5磅/点的5个外侧板。离心浇注的环氧树脂涂覆层最好包括大约75-95％低粘性多功能树脂和大约25-5％速凝脂肪胺催化剂，离心浇注的环氧树脂涂覆层最佳厚度在大约0.010-0.125英寸之间。
制造上述混凝土柱成型管的方法包括如下步骤制成由粘合在一起的纸制板螺旋缠绕成的长筒形管，通过下述方式在管内壁表面离心浇注环氧树脂涂覆层，该方式为在管转动到水平位置时通过最好为喷涂的方式将环氧树脂设置在管内壁表面上，随后使离心浇注的环氧树脂涂覆层凝固，最好通过在确定的时间内用确定的温度加热环氧树脂涂覆层使之凝固。
本发明的一些目的和优点已在上面描述，而下面通过结合附图对本发明优选的实施例的描述可容易得出本发明的其它优点。
图1是根据本发明建造的混凝土柱成型管的透视图；图2是图1的混凝土柱成型管沿图1中线2-2的部分横断面图；图3是优选的生产混凝土柱成型管的方法所使用的设备的示意图；图4是沿图3中线4-4剖开的图3所示的设备的一个端部立面图；图5是沿图3中线5-5剖开的图3所表示的设备的一个侧立面图；图6是表示当转动装置带动成型管转动时在成型管内表面进行喷涂装置的部分放大图；图7A、B和C是图3所示的两个转动装置的立面图，表示的是根据本发明当这些装置采用优选的生产混凝土柱成型管的方法进行运行时位于三个不同位置上的三个装置。
现在参照附图，图1和图2所示的混凝土柱成型管10用来接纳灌注的混凝土以生产混凝土柱，它是根据本发明制成的。
这个混凝土柱成型管10首先包括一个由多个螺旋缠绕的板12制成的一个刚性长筒形管11，该螺旋缠绕的板由纸板粘合而成，形成有确定直径的内壁表面，并且由于板12螺旋形缠绕形成管11而在其表面上形成螺旋形缝线。多个板12的螺旋形缠绕以形成管11很容易被本领域普通技术人员理解，这里不需要对此进行更深的解释。
混凝土柱成型管还包括有一个离心浇注的环氧树脂涂覆层15，当管10转动时，环氧树脂通过喷涂涂覆在螺旋缠绕的纸管11的内壁表面13上，从而在成型管10中形成一个光滑的有涂层的内表面16，上述喷涂方式和方法将在下文中论述，这样通过在一个已成型的混凝土柱的外表面进行模压可消除螺旋形缝线和其它不希望有的缺陷。
通过试验表明，用于涂覆层15的环氧树脂最好包括75-95％最好是83％的低粘性多功能树脂和大约占25-5％最好是大约17％的速凝脂肪胺催化剂。
多种涂覆材料经过实验都具有多种特性，这些特征包括脆性，光滑度并在凝固的涂覆层中不起鼓包，能与纸相容，保持温度的稳定性，抗磨损，低粘性这样便可成功地进行离心法浇注并节省费用等等。最早尝试用聚酯和聚氨基甲酸酯作涂覆材料，聚氨基甲酸酯的柔性不如聚酯，虽然采用聚酯不会在凝固的涂覆层中产生鼓包，这与聚氨基甲酸酯相同，但它的费用太高。再次实验又暴露出聚酯涂覆层的脆性。这些特性对船运和装卸这些成品成型管10是不利的。聚酯涂覆层还有其它问题。
下面进行的实验是掺加多种添加剂的环氧树脂材料作涂覆层。最后确认从Shell Oil Company买到的环氧树脂的两种混合物，它们是“Epi-Rez 5027”和“Epi-Cure 874”作为涂覆层15离心浇注的螺旋缠绕的纸管11的内表面上以生产出一种具备确定特性的混凝土柱成型管10。通过实验还发现环氧树脂涂覆层15的厚度大约在0.010-0.125英吋之间，最好是大约0.30英吋可以更好地实现本发明的目的。
还发现，对于具有标准的24英吋的直径的成型管11，螺旋缠绕的纸板12应该包括具有通过对边的磨削或加压而形成的边17压并由于螺旋缠绕而彼此重叠的三层内侧板12，每一个内侧板12最低重量范围最好有大约90-100磅/1000英尺2，密度范围为范围3.6-4.0磅/点左右。这三个内侧板12的宽度最好为7.56英吋左右，其厚度0.025英吋左右。
还可发现，24英吋标准螺旋缠绕纸管11有外侧板，最好至少有5个，当板螺旋缠绕并在最低重量范围为70-120磅/1000英尺2和密度范围为2.7-3.5磅/点时它们有对接边18。这些外侧板的宽度最好为7.188英吋，厚度为大约0.025-0.035英吋左右。管11也包括一个外表面板，它的最低重量范围是大约70-120磅/1000英尺2密度范围大约为2.7-3.5磅/点，宽度大约是7.75英吋、厚度大约是0.015英吋，这个薄外表面板在成型管10上形成了具有理想的外表面特性。
应用上述结构坚硬有较强致密性的板12沿其分层重叠的纸边形成管11的内侧三层板12，这样在先于在管11的内表面离心浇注环氧树脂涂覆层15之前有助于将在管11的内表面13上形成的内侧螺旋形缝线降到最低程度。根据试验中平均尺寸的混凝土成型管对管11中板12的优选构造进行选择以便与所选择的环氧树脂涂覆层15相配合从而形成本发明所希望得到的成型管10上的光滑的内表面16，这样就克服了成型管现有技术中存在的问题。
以上所研究的板的构造和布置优选的是直径为24英吋的管，然而对于较小直径管要减少外侧板的数量，对于较大直径管要增加外侧板的数量，这就可能由仅仅带分层和重叠的边的三层板制得合适的有内表面涂覆层的管，也可能采用一二个有内侧分层和重叠的边的板，该板带有2个或3个其边对接的外侧板，而且将环氧树脂涂覆层的厚度从0.030英吋增加到0.045英吋并且形成一个光滑的内表面。实验还显示当增加环氧树脂涂覆层的厚度时就可减少分层和重叠的边内侧板的数量。
图3-7为生产上述的混凝土柱成型管10的优选方法的示意图，该方法包括以下基本步骤，首先提供一种刚性长筒形管11，其结构已在上面论述过了，该长筒形管用来接纳向内灌注的混凝土以形成柱，然后在管的内壁表面上通过最好是喷涂的方式将环氧树脂涂覆层15离心浇注于其上，环氧树脂涂覆在管11的内侧，将管11转动到水平位置，使离心浇注环氧树脂涂覆层15凝固。
尽管实现本发明方法的基本步骤有多种类型的装置，设备和机构，但本申请人发现最好优选用来接纳和放置管11在一个基本水平位置上和可转动的设备，它是转动设备20，如图3-7所示，它包括一个框架21，它固定在装在导轨23上的轮22上，它在相对于管11的横向位置上运动。转动设备20还包括滚子24，其中一个由马达带动，滚子在水平位置上支撑管11并用来转动管11。另外还包括一个压紧装置25，它可转动到11的上方位置以便将管压在滚子24上，该装置25有一个用于转动管11的传动机械，这个压紧装置25可转动到竖直方向脱离压紧位置从而可将管10加到转动设备20上或从其上卸下管10。另外也可将两个转动设备20平行地边靠边放置，其目的将在下文论述。
将环氧树脂涂覆层15喷涂在管11的内壁的步骤可通过采用喷涂装置30实现。这个装置包括一个喷头31，它固定在伸缩往复式喷管装置32的端部，该喷管装置32装在通过固定在导轨35上的滚轮34支撑的框架33上。这样布置，喷管装置32和喷头31可以往复进入管11，此时当管11由转动装置20转动并且喷管装置30抽出管11时可将环氧树脂喷涂在管11的内表面13上。橡皮圈36放置在管11的每一个端部上以封闭住环氧树脂，因为环氧树脂用喷头喷涂并且在凝固形成环氧树脂涂覆层15之前都是容易溢漏出来的。
还可发现最好当管的转动速度大约在400-850英尺/分钟最好在750-850英尺/分钟时将环氧树脂涂覆层15离心浇注在管11的内表面上，喷头31的速度大约0.15-0.50磅/英尺2最好在0.17-0.25磅/英尺2喷涂环氧树脂，喷头31可用多种适于喷涂环氧树脂材料的喷头，可采用从商店里可买到的空气助推真空喷枪。
为了使在管11的内表面13上的离心浇注的环氧树脂涂覆层15凝固，转动装置20要在管的横向位置上运动并离开喷涂装置30向加热装置40运动。加热装置40还包括一个往复式喷管装置42，其上有一个适当形式的加热装置41，喷管装置42装在固定在滚轮和轨道机械上的框架43上，喷涂装置30在环氧树脂涂覆层15涂其上并凝固后将加热装置伸到管11中，可以发现当在20-25分钟之间加热温度大约为150°-200°华氏时环氧树脂涂覆层15凝固的效果最理想。
本发明的最佳实施例是采用如上述的边靠边平行放置的两个转动装置20和两个加热装置40，该装置40各自设在喷涂装置的每一边，这样管11就可边靠边水平旋转在转动装置20上，并且每个转动装置20在管11的横向可以前后运动，这样当一个其上设置有管11的转动装置20设置在喷涂装置30的位置时，另一个转动装置20便设置在第一和第二加热装置40的前方的位置上。在这种情况下，喷涂环氧树脂涂覆层15在管11的内表面13的步骤可以由设置在两个转动装置20的一个上的一个管11来完成，此时其上带有离心浇注的环氧树脂涂覆层15的设置在其它转动装置20上的其它的管11同时用加热装置40来凝固。两个转动装置20同一时间在第一第二加热装置40上用来同步凝固管11上的涂覆层15。在环氧树脂涂覆层15凝固后，制成的成型管10从每个的转动装置20上卸下，待涂覆的管11放到转动装置20上用来随后横向运动到喷涂装置30的前方。这种连续操作节省了时间、因为离心浇注步骤比凝固步骤要快。本发明的方法的连续步骤由图7A、B和C图解表示。
这里不可能将所有用于实施本发明的方法的装置逐一描述，但是通过所图示和描述的足够的细节人们可完全理解本发明的方法及其优选的步骤。
本发明的混凝土柱成型管和制造该成型管的方法的优选实施例已在附图和说明书进行了描述，尽管使用的是特定的术语但这些术语具有一般描述意义并不作为限定使用，本发明的范围由后附的权利要求加以限定。
权利要求
1.一种混凝土柱成型管，它用来接纳往内灌注的混凝土以生产混凝土柱，其特征在于一个刚性长筒形管，它用来接纳往内灌注的混凝土以生产混凝土柱，它包括粘合在一起的纸做的螺旋缠绕的板，它有一个上面有螺旋形缝线的内壁表面，以及当上述管转动时一个喷涂在所述螺旋缠绕纸管的所述的内壁表面上的离心浇注的环氧树脂涂覆层，从而在所述管中形成一个光滑的有内涂覆层的表面，进而可消除产生在混凝土成型柱外表面上的螺旋形缝线和其它不必要有的缺陷。
2.根据权利要求1所述的混凝土柱成型管，其特征在于所述的环氧树脂包括大约75-95％的低粘性多功能树脂和大约25-5％的速凝脂肪胺催化剂。
3.根据权利要求1所述的混凝土柱成型管，其特征在于所述的环氧树脂包括大约83％的低粘性多功能树脂和大约17％的速凝脂肪胺催化剂。
4.根据权利要求1，2或3所述的混凝土柱成型管，其特征在于所述的离心浇注的环氧树脂涂覆层厚度大约为0.010-0.125英吋。
5.根据权利要求1，2或3所述的混凝土柱成型管，其特征在于离心浇注的环氧树脂涂覆层厚度大约为0.030-0.045英吋。
6.根据权利要求1所述的混凝土柱成型管，其特征在于所述的筒形管的螺旋缠绕的纸板有具有分层重叠边的三个内侧板。
7.根据权利要求6所述的混凝土柱成型管，其特征在于所述的三个内侧板包括一个纸板有最低的重量范围大约为90-100磅/1000英尺2和密度范围大约为3.6-4.0磅/点。
8.根据权利要求7所述的混凝土柱成型管，其特征在于这三个内侧板的每一个的宽度大约为7.563英寸，厚度大约是0.025英寸。
9.根据权利要求6、7或8所述的混凝土柱成型管，其特征在于所述的筒管的纸制的螺旋缠绕板包括有对接边的外侧板。
10.根据权利要求9所述的混凝土柱成型管，其特征在于所述的外侧板包括具有最低重量范围为大约70-120磅/1000英尺2和密度范围大约在2.7-3.5磅/点的纸板。
11.根据权利要求10所述的混凝土柱成型管，其特征在于所述的外侧板宽度为7.188英吋，厚度大约为0.025-0.035英吋。
12.根据权利要求11所述的混凝土柱成型管，其特征在于所述的筒形管的纸制的螺旋缠绕板包括有外侧表面板、它的最低重量范围大约为70-100磅/1000英尺2，密度范围大约是2.7-3.5磅/点。
13.根据权利要求11所述的混凝土柱成型管，其特征在于所述的外侧板的最低重量范围大约为100-110磅/1000英尺2，密度范围大约为2.9-3.2磅/点；宽度大约为7.188英吋，厚度大约为0.035英吋。
14.一种用来接纳往里灌注的混凝土以生产混凝土柱的混凝土柱成型管，其特征在于它包括一个刚性长筒形管用来接纳往里灌注的混凝土以形成柱，它包括由粘合在一起的纸制的螺旋缠绕的板，其内壁表面上有螺旋形缝线，所述的螺旋缠绕的板包括有分层叠边的三个内侧板，每个内侧板的最低重量范围大约是90-100磅/1000英尺2，密度范围大约在3.6-4.0磅/点，并且至少有5个外侧板，它有对接边，最低重量范围大约是70-120磅/1000英尺2，密度范围大约是2.7-3.5磅/点；以及在上述管转动时在所述的螺旋缠绕的纸管的内壁表面上喷涂离心浇注的环氧树脂涂覆层从而在所述成型管上形成一个光滑的内涂层表面，进而可消除掉出现在成型混凝土柱外表面上的螺旋形缝线和不希望的缺陷，所述的环氧树脂包括大约75-95％的低粘性多功能树脂和大约25-5％的速凝脂肪胺催化剂，所述的离心浇注的环氧树脂涂覆层的厚度大约为0.010-0.125英吋。
15.根据权利要求14所述的混凝土柱成型管，其特征在于所述筒管的内侧板其宽度大约为7.563英吋，厚度大约为0.025英寸，另外它至少有5个外侧板，其宽度大约为7.188英寸，厚度大约为0.025-0.035英吋。
16.一种制作混凝土柱成型管的方法，该管的特点是具有光滑的内表面以消除在成型混凝土柱上出现的不希望有的表面缺陷，所述方法包括如下步骤提供一个刚性长筒形管用来接纳往里灌注的混凝土以生产混凝土柱，该管由粘合在一起的纸制的螺旋缠绕的板制得；将环氧树脂涂覆层离心浇注在管的内壁表面上，其方式是在管转动到水平位置时将环氧树脂设置在管的内侧。使离心浇注的环氧树脂涂覆层凝固。
17.根据权利要求16所述的制造混凝土柱成型管的方法，其特征在于所述的将环氧树脂涂覆层放置在管的内侧的步骤包括当管转动至水平位置时将环氧树脂喷涂在管的内侧。
18.根据权利要求17所述的制造混凝土柱成型管的方法，其特征在于将环氧树脂的涂覆层喷涂在管内表面的步骤还包括采用一个设在往复式喷管装置端部的喷头，将喷头往复插入到管中，当喷管装置从管中抽出时将环氧树脂喷涂在管的内壁表面。
19.根据权利要求18所述的制造混凝土柱成型管的方法，其特征在于在离心浇注环氧树脂时转动管的步骤包括管以大约400-850英尺/分钟的转速转动，其将环氧树脂喷涂在管的内壁表面的步骤的特征还在于喷涂树脂的速度大约为0.15-0.50磅/英尺2。
20.根据权利要求19所述的混凝土柱成型管的制造方法，其特征在于将环氧树脂喷涂在管的内壁表面的步骤包括所喷涂的环氧树脂由大约75-95％低粘性多功能树脂和大约25-5％速凝脂肪胺催化剂组成。
21.根据权利要求16所述的制造混凝土柱成型管的方法，其特征在于凝固离心浇注的环氧树脂涂覆层的步骤是在大约20-25分钟期间内加热环氧树脂涂覆层的温度约为150°-200°华氏。
22.根据权利要求21所述的制造混凝土柱成型管的方法，其特征在于加热离心浇注的环氧树脂涂覆层的步骤还包括采用设在往复式喷管装置上的加热装置，在环氧树脂涂覆层离心浇注其上后将加热装置往复插入管中。
23.一种制造混凝土柱成型管的方法，该管内壁表面光滑从而可消除出现在成型混凝土柱上的不希望有的表面缺陷，所述的方法包括提供一个刚性长筒形管用来接纳往里灌注的混凝土以生产柱，该管由粘合在一起的纸制的螺旋缠绕的板构成；当管转动到水平位置时通过喷涂环氧树脂在管内壁上将环氧树脂涂覆层离心浇注在管的内壁表面上；以及通过在确定的时间内在一定的温度下加热环氧树脂涂覆层的凝固离心浇注的环氧树脂的涂覆层。
24.根据权利要求23所述的制造混凝土柱成型管的方法，其特征在于将环氧树脂涂覆层离心浇注于管内壁表面上的步骤是采用的环氧树脂由大约75-95％低粘性多功能树脂和大约25-5％速凝脂肪胺催化剂组成，转动管离心浇注环氧树脂涂覆层的步骤包括以大约750-85英尺/分钟转速转动管，将环氧树脂涂覆层喷涂于管的内壁表面上的步骤包括以大约0.17-0.25磅/英尺2的速度/喷涂树脂，加热凝固离心浇注的环氧树脂涂覆层的步骤为在大约20-25分钟内在大约150°-200°华氏温度下加热环氧树脂涂覆层。
25.一种制造混凝土柱成型管的方法，其特征在于管内壁表面光滑从而可消除掉出现成型混凝土柱表面上的不希望有的缺陷，所述的方法包括如下步骤制造一个刚性长筒形管，它由粘合在一起的纸制螺旋缠绕板制得，并将其放置在用来转动管并使管在管横向方向移动的转动装置上；通过转动装置将管转动到水平位置上在管的内表面上离心浇注一个环氧树脂涂覆层，通过设在往复式喷管装置端部的喷头将环氧树脂涂覆层喷涂在管的内壁表面上，此时往复式喷头插入在转动的管中，当喷管装置从管里抽出时沿着管的全长将环氧树脂喷涂在管的内壁表面上；以及通过在横向将转动装置转动到大致与第一个位置平行的第二个位置凝固离心浇注的环氧树脂涂覆层，采用设在往复式喷管装置上的加热装置，该往复式喷管装置大致与喷管装置平行，将喷涂装置和加热装置往复插进管内在一定时间内以一定温度加热环氧树脂涂覆层，在涂覆层有效凝固后将加热装置和喷管从管中抽出。
26.根据权利要求25所述的制造混凝土柱成型管的方法，其特征在于所述的方法包括设置两个用来在水平位置上支撑管的边靠边平行放置的横向运动的转动装置，设置在喷管装置上的第二个加热装置，该加热装置平行设在其末端带有喷头的喷管装置的一侧，该喷管装置与带有加热装置的第一喷管装置是分开的，在喷头和一个加热装置之间位置的管的横向上分别前后转动两个转动装置使得喷涂环氧树脂涂覆层在管内表面的步骤可以在一个转动装置的管上完成，此时在另一个转动装置上的内侧有离心浇注的涂覆层的管可以同时凝固，这样当两个转动装置分别设在第一和第二加热装置上时两个管中的凝固过程可同时进行。
27.根据权利要求16，23，24或26所术的制造混凝土柱成型管的方法，其特征在于制作刚性长筒管的步骤包括提供一个有三个有分层叠边的内侧板，至少5个有对接边的外侧板。
28.根据权利要求27所述的制造混凝土柱成型管的方法，其特征在于制作管的每一个内侧纸板最低重量范围大约是90-100磅/1000英尺2，密度范围大约为3.6-4.0磅/点，另外至少5个外侧板的重量范围为70-120磅/1000英尺2，密度范围大约为2.7-3.5/点。
全文摘要
一种混凝土柱成型管及其制作方法，混凝土柱成型管用来接纳往里灌注的混凝土以生产柱，其特征在于在成型管中有光滑涂覆层的内表面以消除掉出现在成型混凝土柱外表面上的螺旋形缝线和其它不希望有的缺陷，该成型管由粘合在一起的纸制的螺旋缠绕的板而成，使管转动将离心浇注的环氧树脂喷涂在螺旋缠绕的管的内表面，以在成型管内表面上形成一个光滑的涂覆层。
文档编号B29K63/00GK1121133SQ94117908
公开日1996年4月24日 申请日期1994年10月4日 优先权日1993年10月4日
发明者罗伯特·D·培根, 阿诺德·B·弗洛伊德, 特洛伊·W·约翰逊, 詹姆斯·R·马丁, 霍诺·S·邦兹, 约翰·F·怀特黑德, 威姆·V·D·坎普 申请人:索诺科产品有限公司