CN102218836B - 一种使用预制件制造大型复合材料管状制品的方法 - Google Patents
一种使用预制件制造大型复合材料管状制品的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102218836B CN102218836B CN 201110035166 CN201110035166A CN102218836B CN 102218836 B CN102218836 B CN 102218836B CN 201110035166 CN201110035166 CN 201110035166 CN 201110035166 A CN201110035166 A CN 201110035166A CN 102218836 B CN102218836 B CN 102218836B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- composite
- prefabricated component
- resin
- circular
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 46
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 46
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 23
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 11
- 235000017166 Bambusa arundinacea Nutrition 0.000 claims description 7
- 235000017491 Bambusa tulda Nutrition 0.000 claims description 7
- 241001330002 Bambuseae Species 0.000 claims description 7
- 235000015334 Phyllostachys viridis Nutrition 0.000 claims description 7
- 239000011425 bamboo Substances 0.000 claims description 7
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 claims description 6
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims description 6
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 6
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 5
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 claims description 4
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 claims description 4
- 238000009954 braiding Methods 0.000 claims description 4
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 claims description 4
- 229920002748 Basalt fiber Polymers 0.000 claims description 3
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 3
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 3
- 239000005007 epoxy-phenolic resin Substances 0.000 claims description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims description 3
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 claims description 3
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 3
- -1 polyethylene Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 3
- 229920013657 polymer matrix composite Polymers 0.000 claims description 3
- 239000011160 polymer matrix composite Substances 0.000 claims description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 3
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 claims description 3
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 3
- 210000001170 unmyelinated nerve fiber Anatomy 0.000 claims description 3
- 229920006337 unsaturated polyester resin Polymers 0.000 claims description 3
- 229920001567 vinyl ester resin Polymers 0.000 claims description 3
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 claims description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 4
- 238000002791 soaking Methods 0.000 abstract 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 2
- 238000006424 Flood reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 1
- 239000012779 reinforcing material Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
Abstract
一种使用预制件制造大型复合材料管状制品的方法。它是先在模具上湿法缠绕一层复合材料环向层，然后将预制好的复合材料预制件卷绕在上面，再在上面缠绕一层复合材料环向层，卷绕在两层环向层之间的预制件被外层环向层的纤维捆紧，同时被环向层富余的树脂浸渍、粘接，形成轴向层，而环向层和轴向层，又被树脂粘接成一个整体，如此循环往复，直至设计要求，构成环向层和轴向层交替重叠的3层或多层结构的复合材料制品。本方法可根据制品的使用要求进行力学结构设计，确定不同方向的性能要求；用预制件来提供轴向性能，用环向缠绕来提供环向性能，可满足的性能要求范围宽广。生产原材料成本低，自动化程度高，方便制造大型制品，制品质量容易控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合材料大型管状制品的制造方法。
背景技术
输送介质或结构用途的复合材料管道、烟筒、杆塔及型材等大型管状制品，常采用缠绕、手糊、拉挤等成型工艺制造。复合材料是各向异性材料，通常需要根据具体制品的受力情况设计铺层结构，以实现不同方向上的不同性能要求。
手糊成型工艺是一种接触成型工艺，其制品力学性能较差。而且其增强材料采用的是单向布、短切毡、方格布等纤维织物，由于纤维织物的价格一般是纤维纱的2倍，所以原材料成本较高。同时，手糊成型对人工的依赖较大，生产效率低，制品的质量稳定性差，而且制造大型制品的难度较大。
拉挤成型工艺可以提供较高的轴向强度，难以提供较高的环向强度，在需要二者兼顾的制品上无法使用。而且，拉挤成型工艺能够制造的制品尺寸不能太大，也无法满足大型制品的要求。
而缠绕成型工艺，制品上必定需要有一个从中间部分到端头部分的过渡段。对于小型制品，由于过渡段较短，一般直接切除丢弃；对于中型制品，可采用封头或挂纱器来减少过渡段的长度后切除丢弃；对于大型制品，过渡段很长，如果切除过渡段，则会造成很大的浪费；因此，只能以很大的缠绕角(接近90°)进行缠绕(环向缠绕)，此时无法提供轴向性能。为了解决这个问题，通常的方法是采用单向布、短切毡、方格布等纤维织物辅以手糊成型方式，或采用纤维纱辅以喷射成型方式，配合环向缠绕，这样又会引入手糊成型的缺点。而且，在制品需要较高轴向性能时，这种方式也难以满足要求。
发明内容
本发明目的旨在解决大型复合材料管状制品，在受到过渡段不能切除的制约下，只能采用大角度环向缠绕，轴向性能不足的问题，同时要兼顾工艺性、可靠性且经济的要求。提供一种使用预制件制造大型复合材料管状制品的方法。
本发明目的采用以下技术方案实现：
本发明的一种使用预制件制造大型复合材料管状制品的方法，特点在于使用纤维主要取向为轴向的复合材料预制件来为制品提供轴向层，使用纤维纱环向缠绕来提供环向层，使制品最终达到性能要求。
本发明所述的制造方法，采用二步法实现；即先按要求生产复合材料预制件备用，然后用生产好的预制件，配合缠绕工艺制造产品。复合材料预制件采用拉挤、编织等工序制造。在缠绕的过程中，将预制件嵌入到产品中。其具体方法如下：
一种大型复合材料管状制品的制造方法，其特征是，采用嵌入预制件和湿法缠绕方法，先在模具上湿法缠绕一层复合材料环向层，然后将预制好的复合材料预制件卷绕在上面，再在上面湿法缠绕一层复合材料环向层，卷绕在两层环向层之间的预制件被外层环向层的纤维捆紧，同时被环向层富余的树脂浸渍、粘接，形成轴向层，而环向层和轴向层，又被树脂粘接成一个整体，如此循环往复，直至设计要求，而构成环向层和轴向层交替重叠的3层或多层结构的复合材料制品。
本发明的制造方法中，所述的环向层是浸渍了树脂的纤维缠绕纱，由缠绕机经缠绕工艺制造形成。
所述的预制件是主体和连接线组成的竹帘状构件，其主体为树脂基复合材料采用拉挤成型工艺制成的长条形材料，其长条排布主要取向为轴向；连接线选用玻璃纤维、尼龙纤维或芳纶纤维制成。
所述的预制件的制作方法是：先将主体材料切割成一致的需要长度；然后利用主体材料自身的机械嵌套结构，或用连接线采用编织、穿孔连接的方法，将主体材料连接成一串连续的竹帘状预制构件，收卷备用。
所述的大型复合材料管状制品是指圆形、矩形、多边形或其它截面的管道、烟筒、或塔筒管状复合材料制品，其圆形截面直径或其它截面对角线长度为2-20米，长度为6-20米。
所述的树脂是指不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂、环氧树脂或酚醛树脂，或上述树脂的改性品种。
所述的纤维是指玻璃纤维、C纤维、玄武岩纤维、硼纤维、超高分子量聚乙烯纤维、芳纶纤维或其它可用于复合材料增强体的纤维。
本发明与现有技术相比的优点在于，可以根据制品的使用要求进行力学结构设计，确定不同方向的性能要求；用预制件来提供轴向性能，用环向缠绕来提供环向性能，可满足的性能要求范围宽广。同时，预制件的生产和环向缠绕的原材料都是纤维纱和树脂，原材料成本低；而且都采用机械化生产，工艺的自动化程度高，方便制造大型制品，同时制品的质量容易控制。
附图说明
图1是制品的截面成型示意图
图2是预制件的结构示意图
图中：1-模具，2-环向层，3-轴向层，4-预制件主体，5-连接线。
具体实施方法
实施例1
按本发明的方法制造的复合材料大型管状制品，其截面示意如图1所示：它包含有交替重叠的环向层2和轴向层3的3层或多层结构，由嵌入的预制件和湿法缠绕结构构成，模具1外有若干层复合材料结构，环向层2与轴向层3交替重叠，环向层2将轴向层3包裹在中间。轴向层3是预先制备的预制件由缠绕纤维的张力捆紧及富余树脂的粘接形成，环向层2是纤维纱和树脂通过缠绕工艺形成，二者之间由树脂粘接成一个整体。
上述预制件为树脂基复合材料，如图2所示：由主体4和连接线5组成，主体4是由拉挤成型工艺制成的长条状材料，其长条排布主要取向为轴向；连接线5选用玻璃纤维、尼龙纤维或芳纶纤维等制成。制作方法是根据需要，先将拉挤主体材料切割成一致的长度；然后利用其自身的机械嵌套结构(此时没有连接线5)或用连接线5采用编织，或穿孔连接的方法，连接成一串连续的竹席状(竹帘状)预制结构，收卷备用。
制造大型复合材料制品时，如图1所示，先在模具1上湿法缠绕一层复合材料环向层2，然后将预制好的复合材料预制件卷绕在上面，再在上面缠绕一层复合材料环向层2；卷绕在两层环向层2之间的预制件被外层环向层2的纤维捆紧，同时被环向层2富余的树脂浸渍、粘接，形成轴向层3；而环向层2和轴向层3，又被树脂粘接成一个整体；如此循环往复，直至设计要求；构成环向层2和轴向层3交替重叠的3层或多层结构的复合材料制品。
当使用的预制件根数较少时，即制品相对较小，预制件相对较大，也可无须预先将预制件制成连续的竹席状结构，而直接在环向层上排布。
上述实施例1中树脂系指不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂、环氧树脂或酚醛树脂，或上述树脂的改性品种。
上述纤维包括玻璃纤维、C纤维、玄武岩纤维、硼纤维、超高分子量聚乙烯纤维、芳纶纤维及其它可用于复合材料增强体的纤维。
Claims (5)
1.一种利用预制件制造大型复合材料管状制品的方法，其特征是，采用嵌入预制件和湿法缠绕方法，先在模具(1)上湿法缠绕一层复合材料环向层(2)，然后将预制好的复合材料预制件卷绕在上面，再在上面湿法缠绕一层复合材料环向层(2)，卷绕在两层环向层(2)之间的预制件被外层环向层(2)的纤维捆紧，同时被环向层(2)富余的树脂浸渍、粘接，形成轴向层(3)，而环向层(2)和轴向层(3)，又被树脂粘接成一个整体，而构成环向层(2)和轴向层(3)交替重叠的3层结构的复合材料制品，如此循环往复，直至设计要求，而构成多层结构的复合材料制品；其中所述的环向层(2)是浸渍了树脂的纤维缠绕纱，由缠绕机经缠绕工艺制造形成；所述的预制件是主体(4)和连接线(5)组成的竹帘状构件，其主体(4)为树脂基复合材料采用拉挤成型工艺制成的长条形材料，其长条排布主要取向为轴向；连接线(5)选用玻璃纤维、尼龙纤维或芳纶纤维制成。
2.如权利要求1所述的一种利用预制件制造大型复合材料管状制品的方法，其特征是，所述的预制件的制作方法是：先将主体材料切割成一致的需要长度；然后利用主体材料自身的机械嵌套结构，或用连接线采用编织、穿孔连接的方法，将主体材料连接成一串连续的竹帘状预制构件，收卷备用。
3.如权利要求1所述的一种利用预制件制造大型复合材料管状制品的方法，其特征是，所述的大型复合材料管状制品是指截面为圆形、矩形、多边形或其它截面形状的管道、烟筒、或塔筒管状复合材料制品，其圆形截面直径或其它形状截面对角线长度为2-20米，长度为6-20米。
4.如权利要求1所述的一种利用预制件制造大型复合材料管状制品的方法，其特征是，所述的树脂是指不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂、环氧树脂或酚醛树脂，或上述树脂的改性品种。
5.如权利要求1所述的一种利用预制件制造大型复合材料管状制品的方法，其特征是，所述的纤维是指玻璃纤维、C纤维、玄武岩纤维、硼纤维、超高分子量聚乙烯纤维、芳纶纤维或其它可用于复合材料增强体的纤维。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201110035166 CN102218836B (zh) | 2011-01-30 | 2011-01-30 | 一种使用预制件制造大型复合材料管状制品的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201110035166 CN102218836B (zh) | 2011-01-30 | 2011-01-30 | 一种使用预制件制造大型复合材料管状制品的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102218836A CN102218836A (zh) | 2011-10-19 |
| CN102218836B true CN102218836B (zh) | 2013-09-25 |
Family
ID=44775662
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 201110035166 Expired - Fee Related CN102218836B (zh) | 2011-01-30 | 2011-01-30 | 一种使用预制件制造大型复合材料管状制品的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102218836B (zh) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102642316B (zh) * | 2012-04-24 | 2014-07-23 | 东华大学 | 一种复合材料管的连续化制备方法 |
| CN102774020B (zh) * | 2012-08-13 | 2014-12-17 | 中格复合材料（南通）有限公司 | 电线杆的生产方法 |
| CN103612407B (zh) * | 2013-11-03 | 2016-08-17 | 哈尔滨理工大学 | 玄武岩纤维增强环氧树脂绝缘管的制作方法 |
| CN104057625B (zh) * | 2014-06-25 | 2016-04-06 | 扬州巨业耐磨复合材料有限责任公司 | 钢丝网骨架聚氨酯复合管离心浇注成型工艺 |
| EP3312083B1 (en) * | 2015-11-05 | 2021-10-20 | Airbus Operations, S.L.U. | Forming tool for manufacturing an aperture surrounding frame for an aircraft fuselage |
| CN105715881B (zh) * | 2016-04-13 | 2019-04-05 | 浙江鑫宙竹基复合材料科技有限公司 | 一种超大口径的竹缠绕复合管及其制造方法 |
| CN111136938B (zh) * | 2018-11-06 | 2022-02-01 | 航天特种材料及工艺技术研究所 | 一种破损能量可控的复合材料易碎杆及其制造方法 |
| CN115051306B (zh) * | 2022-06-07 | 2024-06-25 | 青岛中集创赢复合材料科技有限公司 | 一种电缆护套管及其制备方法 |
| CN115458255A (zh) * | 2022-10-13 | 2022-12-09 | 江苏神马电力股份有限公司 | 空心绝缘管、空心绝缘管的制备方法及复合绝缘子 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5679425A (en) * | 1994-11-23 | 1997-10-21 | Plumley Companies, Inc. | Hose for fuel handling systems |
| CN201507728U (zh) * | 2008-12-10 | 2010-06-16 | 大连宇星净水设备有限公司 | 一种连续纤维增强热塑性复合管道 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06344444A (ja) * | 1993-06-11 | 1994-12-20 | Sekisui Chem Co Ltd | 熱可塑性樹脂ライニング金属管 |
| JPH07117139A (ja) * | 1993-10-26 | 1995-05-09 | Sekisui Chem Co Ltd | 繊維強化樹脂管の製造方法 |
| US7614428B2 (en) * | 2006-12-27 | 2009-11-10 | Veyance Technologies, Inc. | Power steering hose design for performance in high pressure and low to high volumeric expansion environments |
-
2011
- 2011-01-30 CN CN 201110035166 patent/CN102218836B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5679425A (en) * | 1994-11-23 | 1997-10-21 | Plumley Companies, Inc. | Hose for fuel handling systems |
| CN201507728U (zh) * | 2008-12-10 | 2010-06-16 | 大连宇星净水设备有限公司 | 一种连续纤维增强热塑性复合管道 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| JP特开平6-344444A 1994.12.20 |
| JP特开平7-117139A 1995.05.09 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102218836A (zh) | 2011-10-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102218836B (zh) | 一种使用预制件制造大型复合材料管状制品的方法 | |
| CN101328993B (zh) | 玻璃钢压力管及其制备方法 | |
| CN107645983A (zh) | 用来形成纤维加强的复合结构的方法 | |
| CN102777708A (zh) | 纤维编织拉挤管道和生产方法 | |
| CN105451973B (zh) | 用于制造复合成型件的方法和复合成型件 | |
| RU2012128542A (ru) | Способ изготовления тяги из композиционного материала, содержащей локальное утолщение | |
| CN101119042A (zh) | 具有多层环形编织结构的玻璃钢绝缘管 | |
| CN102935721A (zh) | 一种纤维复合材料开孔制件的补强片设计及补强方法 | |
| CN103557378A (zh) | 一种定长缠绕成型高刚度复合管及其制作方法 | |
| CN104343396A (zh) | 一种纤维增强复合材料连续抽油杆的制备方法 | |
| CN109291477A (zh) | 热塑性连续玻纤预浸带径轴双向增强复合管及其制备方法 | |
| JP6016428B2 (ja) | 粗糸の束、粗糸の束を製造する方法、及び加工物を製造する方法 | |
| CN2934433Y (zh) | 纤维增强塑料筋材 | |
| CN103317733A (zh) | 仿蚕茧缠绕编织结构的复合材料车厢蒙皮及其制备方法 | |
| CN103132654A (zh) | Frp筋材端头螺母及其制造方法和应用 | |
| CN101733937A (zh) | 一种复合材料内螺纹成型方法 | |
| JP2008274667A (ja) | 筋金棒及び筋金棒形成装置 | |
| CN101382214A (zh) | 钢网塑料复合管及其制作方法 | |
| CN201339775Y (zh) | 包塑增强带材 | |
| JP2009503275A (ja) | 強化繊維を共に縫うための固定糸 | |
| CN2142912Y (zh) | 一种纤维增强拉挤塑料管 | |
| JP2005313455A (ja) | 多軸織物及びその製造方法、プリフォーム材、繊維強化プラスチック成形品 | |
| CN208951451U (zh) | 一种织网结构增强塑料复合管 | |
| CN102797917B (zh) | 一种聚乙烯夹心加强筋板带往复缠绕的压力管及加工方法 | |
| CN108036118A (zh) | 一种纤维增强热塑性复合材料管及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: JIANGXI SECOLIN COMPOSITE MATERIALS TECHNOLOGY CO. Free format text: FORMER OWNER: LIU WEI Effective date: 20150122 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 430070 WUHAN, HUBEI PROVINCE TO: 334200 SHANGRAO, JIANGXI PROVINCE |
|
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20150122 Address after: 334200 No. 1 eco industrial park, Dexing, Jiangxi, Shangrao Patentee after: Jiangxi Rui Lin composite Mstar Technology Ltd Address before: 430070 Hubei Province, Wuhan city Hongshan District hung Chu Road No. 699 tower 6-103 Patentee before: Liu Wei |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130925 Termination date: 20170130 |