CN114311778A - 一种玻璃钢管道生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及玻璃钢管道制造的技术领域，尤其涉及一种玻璃钢管道生产工艺，玻璃钢管道在玻璃钢芯模外部成型，具体包括以下步骤：采用浸润了树脂胶液的增强纤维对玻璃钢管道内部的内衬层、内部缠绕层、外部缠绕层和外部保护层的编织缠绕铺设后，通过对管道纤维铺层的挤压成型、加热固化从而制得玻璃钢管道。本发明通过对玻璃钢管道内部各纤维铺层编织缠绕的方式、角度、路径以及增强纤维之间的参数进行限定，实现缠绕纤维在管道轴向、周向和成角度交叉的连续缠绕，使得玻璃钢管道兼具较强的环向强度和轴向强度。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃钢管道制造的技术领域，尤其涉及一种玻璃钢管道生产工艺。
背景技术
玻璃钢管道是一种轻质、高强、耐腐蚀的非金属管道。与普通钢管比较使用寿命长，综合造价低，安装快捷，安全可靠等优点，被广泛应用于石油、化工及排水等行业。
玻璃钢管道是将玻璃纤维与不饱和树脂预浸渍后在模具表面进行多层缠绕而制成。目前常用的缠绕***是利用设置在工作台之上且可沿工作台长度方向移动的驱动件上的缠绕装置将浸有树脂的玻璃纤维从朝工作台方向旋转的玻璃钢管道模具下部的切线方向引入，并使其在模具的表面逐层缠绕，直至达到管道所要求的结构层和表面层的厚度。目前，缠绕的程序通常是先沿玻璃钢管道模具的表面进行无纺布和玻璃纤维的周向缠绕，待达到一定厚度时，再进行玻璃纤维的交叉缠绕，以增加管道的轴向力。如此反复多次，即可制成一定规格的玻璃钢管道。
由于玻璃钢管道的轴向强度、环向强度分别由沿轴向排列、沿周向或成一定角度排列的玻璃纤维来形成，周向缠绕无沿轴向排列的纤维，能起到增加环向强度的作用，加上交叉缠绕的纤维也与轴向呈一定夹角，然而纤维不能承受直线拉力，不能直接起到增加轴向强度作用；并且多层周向缠绕的玻璃钢管道中，常常出现管道两端周向缠绕厚度大而中间部分厚度小的情况，环向强度不均一。因此有必要提供一种能够兼顾环向强度和轴向强度的玻璃钢管道的缠绕编织工艺。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足提供一种一种玻璃钢管道生产工艺。
为实现上述目的，本发明的一种玻璃钢管道生产工艺，所述玻璃钢管道在玻璃钢芯模外部成型，包括以下步骤：
S1：玻璃钢管道各纤维铺层的铺设：
内衬层铺设：将增强纤维从玻璃钢芯模起始端的一侧进入第一道编织工序，并使得增强纤维沿玻璃钢芯模的外侧壁进行缠绕编织，编织角度α为0°<α<90°；编织路径在玻璃钢芯模的起始端与终止端之间往复双向编织；相邻两束增强纤维之间的距离0.6-1.8mm；
内部缠绕层铺设：将增强纤维从玻璃钢芯模起始端的一侧进入第二道编织工序，并使得增强纤维沿内衬层的外侧壁进行缠绕编织，编织角度β为0°，编织路径由起始端向终止端单向多次编织；相邻两束增强纤维之间的距离1.2-3.8mm；
外部缠绕层铺设：将增强纤维从玻璃钢芯模终止端的一侧进入第三道编织工序，并使得增强纤维沿内部缠绕层的外侧壁进行缠绕编织，编织角度γ为0°<γ<90°，编织路径由起始端向终止端往复双向编织；相邻两束增强纤维之间的距离1.2-3.8mm；
外部保护层铺设：将增强纤维从玻璃钢芯模的终止端一侧进入第四道编织工序，并使得增强纤维沿玻璃钢芯模的外侧壁进行缠绕编织，编织角度δ为0°<δ<90°；编织路径在玻璃钢芯模的起始端与终止端之间往复双向编织；相邻两束增强纤维之间的距离0.6-1.8mm；
其中，所述增强纤维均完全浸润树脂胶液，浸润时间为6-12s。
S2：玻璃钢管道的成型：
将S1步骤中复合形成的管道纤维铺层输送进入管道模具中进行挤压成型，同时升温管道模具，对模具中的管道纤维铺层加热固化，形成管道成品后，将模具中固化成型的管道成品匀速牵引出模具，制得玻璃钢管道。
进一步的，所述内部缠绕层、外部缠绕层的厚度之和与外部保护层的厚度比为8-10:1。
进一步的，所述内衬层的厚度为1.2-2.0mm。
进一步的，所述步骤S1的内衬层铺设过程中，编织角度α为50°<α<65°；步骤S1的内部缠绕层铺设过程中，编织角度γ为45°<γ<89°；步骤S1的外部保护层铺设过程中，编织角度为50°<δ<65°。
进一步的，所述步骤S1的内部缠绕层铺设过程中，增强纤维的编织路径完成由起始端向终止端单向编织后，增强纤维由终止端返回起始端进入下一个编织周期，期间增强纤维不断线。
进一步的，所述步骤S2中，模具的加热温度为50-85℃，加热时间为18-38min。
进一步的，所述步骤S2中，在管道成品牵引出模具后，对管道成品进行烘烤以对管道成品进行再固化处理。
进一步的，所述内部缠绕层与外部缠绕层之间还设置有加强层，其中加强层铺设工艺如下：将增强纤维从玻璃钢芯模起始端的两侧共同进入附加编织工序，并使得增强纤维沿内部缠绕层的外侧壁进行编织，编织角度ε为0°<ε<90°；编织路径在玻璃钢芯模的起始端与终止端之间往复双向编织；每束增强纤维之间的距离5-8mm。
进一步的，所述两侧玻璃纤维在玻璃钢管道上形成的夹角为60-120°
进一步的，所述加强层铺设过程中，编织角度ε为45°<ε<65°。
本发明的有益效果：采用浸润了树脂胶液的增强纤维对玻璃钢管道内部的内衬层、内部缠绕层、外部缠绕层和外部保护层的编织缠绕铺设后，通过对管道纤维铺层的挤压成型、加热固化从而制得玻璃钢管道。本发明通过对玻璃钢管道内部各纤维铺层编织缠绕的方式、角度、路径以及增强纤维之间的参数进行限定，实现缠绕纤维在管道轴向、周向和成角度交叉的连续缠绕，使得玻璃钢管道的环向抗拉强度达到350-480Mpa，轴向拉伸强度达到330-370Mpa。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进行详细的描述。
本发明的一种玻璃钢管道生产工艺，所述玻璃钢管道在玻璃钢芯模外部成型，包括以下步骤：
S0：玻璃钢芯模准备：玻璃钢芯模连接有驱动其沿轴线方向进行转动的驱动装置，只要能够实现匀速转动即可。各纤维铺层在铺设过程中，玻璃钢芯模均处于匀速转动状态。
基底层准备：在玻璃钢芯模表面均匀喷涂耐磨树脂。
增强纤维准备：将增强纤维排列整齐排列于玻璃钢芯模轴线方向的两侧，排列时可以使用纤维纱架进行摆放，纤维纱架沿平行于玻璃钢芯模的轴线方向进行滑移。
树脂胶液准备：选用浇筑力学性能在以下参数范围内的树脂胶液，拉伸强度≥60Mpa，拉伸弹性模量≥3.0Gpa，热变形温度≥70℃，在本实施例中，选用山东日新复合材料有限公司的196#号树脂。树脂胶液的含量可以根据不同管道纤维层进行调整，树脂胶液可放置于胶液浸料槽内，增强纤维向玻璃钢芯模输送过程中，由树脂胶液进行浸渍，浸渍时间为6-12s，以增强纱线能够完全浸润树脂胶液为准，浸润时间优选为11s。
S1：玻璃钢管道各纤维铺层的铺设：
内衬层铺设：浸润了树脂胶液的增强纤维从玻璃钢芯模起始端的一侧进入第一道编织工序，增强纤维沿玻璃钢芯模的外侧壁进行缠绕编织，编织角度α为0°<α<90°，编织角度α可以根据玻璃钢管道所需要的强度进行调整，在本实施例中，可以为50°<α<65°，具体的，可以为50°、52°、54°、56°、58°、60°、63°、65°；编织路径在玻璃钢芯模的起始端与终止端之间往复双向编织；相邻两束增强纤维之间的距离可以根据玻璃钢管道所需要的强度进行调整，可以在0.6-1.8mm范围内，在本实施例中，优选为0.9mm；
内部缠绕层铺设：浸润了树脂胶液的增强纤维从玻璃钢芯模起始端的一侧进入第二道编织工序，增强纤维沿内衬层的外侧壁进行缠绕编织，编织角度β为0°，编织路径由起始端向终止端单向多次编织；相邻两束增强纤维之间的距离1.2-3.8mm，在本实施例中，优选为1.6mm；
外部缠绕层铺设：浸润了树脂胶液的增强纤维从玻璃钢芯模终止端的一侧进入第三道编织工序，并使得增强纤维沿内部缠绕层的外侧壁进行缠绕编织，编织角度γ为0°<γ<90°，编织角度γ可以根据玻璃钢管道所需要的强度进行调整，在本实施例中，可以为45°<γ<89°，具体的，可以为45°、55°、60°、65°、70°、75°、80°、85°、89°，编织路径由起始端向终止端往复双向编织；相邻两束增强纤维之间的距离1.2-3.8mm，优选为1.8mm；
外部保护层铺设：浸润了树脂胶液的增强纤维从玻璃钢芯模的终止端一侧进入第四道编织工序，并使得增强纤维沿玻璃钢芯模的外侧壁进行缠绕编织，编织角度δ为0°<δ<90°，编织角度δ可以根据玻璃钢管道所需要的强度进行调整，在本实施例中，可以为50°<δ<65，具体的，可以为50°、52°、54°、56°、58°、60°、63°、65°；编织路径在玻璃钢芯模的起始端与终止端之间往复双向编织；相邻两束增强纤维之间的距离0.6-1.8mm，在本实施例中，优选为0.6mm；
S2：玻璃钢管道的成型：
将S1步骤中复合形成的管道纤维铺层输送进入管道模具中进行挤压成型，同时升温管道模具，升温温度在50-85℃范围内可调整，加热时间为18-38分钟，加热时间根据玻璃钢管道的固化程度进行适时调整，对模具中的管道纤维铺层加热固化形成管道成品后，将模具中固化成型的管道成品匀速牵引出模具，进行最后修整，即可制得玻璃钢管道，如若需要提高玻璃钢管道的防水、耐磨、耐腐蚀性能，还能喷刷对应涂层。
S3：根据管道应用长度要求，可以对玻璃钢管道进行切割，切割时可采用切割机。在切割机上预先设定好切割长度，待前进到达切割长度，切割机感应读取到相应信号后，自动启动切割机进行切割。
本发明的玻璃钢管道生产工艺，所述内部缠绕层、外部缠绕层的厚度之和与外部保护层的厚度比为8-10:1。具体的，外部保护层的厚度优选范围为0.5-0.8mm，内部缠绕层、外部缠绕层的厚度之和在该比例范围内进行调解，在本申请的一种实施例中，内部缠绕层的厚度为20mm、外部缠绕层的厚度为30mm，外部保护层的厚度为0.5mm。
本发明的玻璃钢管道生产工艺，所述内衬层的厚度1.2-2.0mm，优选为1.5mm。
本发明的玻璃钢管道生产工艺，所述步骤S1的内部缠绕层铺设过程中，增强纤维的编织路径完成由起始端向终止端单向编织后，增强纤维由终止端返回起始端进入下一个编织周期。其中，增强纤维由终止端返回起始端期间依旧处于放线状态，并且玻璃钢芯模停止转动，并且形成对玻璃钢管道的轴向铺设，增加玻璃钢管道的轴向强度，同时减少周向编织时，玻璃钢管道两端厚度大，中间厚度小的情况。
本发明的玻璃钢管道生产工艺，所述步骤S2中，在管道成品牵引出模具后，对管道成品进行烘烤以对管道成品进行再固化处理。
本发明的玻璃钢管道生产工艺，所述内部缠绕层与外部缠绕层之间还设置有加强层，其中加强层使用的树脂胶液可以添加石英砂粉末以对玻璃钢管道的机械性能进行加强，具体铺设工艺如下：增强纤维从玻璃钢芯模起始端的两侧共同进入附加编织工序，并使得增强纤维沿内部缠绕层的外侧壁进行编织，其中，两侧玻璃纤维在玻璃钢管道上形成的夹角为60-120°，优选为85°，编织角度ε为0°<ε<90°；编织角度ε可以根据玻璃钢管道所需要的强度进行调整，在本实施例中，可以为45°<ε<65°，具体的，可以为45°、48°、50°、52°、54°、56°、58°、60°、63°、65°；编织路径在玻璃钢芯模的起始端与终止端之间往复双向编织；每束增强纤维之间的距离5-8mm，优选为5mm。
采用GB/T1447-2005《纤维增强塑料拉伸性能试验方法》对本发明生产工艺制备的玻璃钢管道进行拉伸性能的检验，检验数据显示，未铺设加强层的玻璃钢管道的环向抗拉强度范围为350-420Mpa，轴向拉伸强度范围为330-355Mpa，铺设了加强层的玻璃钢管道的环向抗拉强度范围为420-480Mpa，轴向拉伸强度范围为355-370Mpa。
本发明通过采用浸润了树脂胶液的增强纤维对玻璃钢管道内部的内衬层、内部缠绕层、外部缠绕层和外部保护层的编织缠绕铺设后，通过对管道纤维铺层的挤压成型、加热固化从而制得玻璃钢管道。本发明通过对玻璃钢管道内部各纤维铺层编织缠绕的方式、角度、路径以及增强纤维之间的参数进行限定，在内衬层、外部缠绕层、加强层和外部保护层的编织缠绕上，实现了增强纤维在管道周向和成角度交叉的连续缠绕，在内部缠绕层的编织缠绕上，实现加强纤维在管道轴向、周向的连续缠绕，使得玻璃钢管道的环向抗拉强度达到350-480Mpa，轴向拉伸强度达到330-370Mpa。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种玻璃钢管道生产工艺，其特征在于：所述玻璃钢管道在玻璃钢芯模外部成型，包括以下步骤：
S1：玻璃钢管道各纤维铺层的铺设：
内衬层铺设：将增强纤维从玻璃钢芯模起始端的一侧进入第一道编织工序，并使得增强纤维沿玻璃钢芯模的外侧壁进行缠绕编织，编织角度α为0°<α<90°；编织路径在玻璃钢芯模的起始端与终止端之间往复双向编织；相邻两束增强纤维之间的距离0.6-1.8mm；
内部缠绕层铺设：将增强纤维从玻璃钢芯模起始端的一侧进入第二道编织工序，并使得增强纤维沿内衬层的外侧壁进行缠绕编织，编织角度β为0°，编织路径由起始端向终止端单向多次编织；相邻两束增强纤维之间的距离1.2-3.8mm；
外部缠绕层铺设：将增强纤维从玻璃钢芯模终止端的一侧进入第三道编织工序，并使得增强纤维沿内部缠绕层的外侧壁进行缠绕编织，编织角度γ为0°<γ<90°，编织路径由起始端向终止端往复双向编织；相邻两束增强纤维之间的距离1.2-3.8mm；
外部保护层铺设：将增强纤维从玻璃钢芯模的终止端一侧进入第四道编织工序，并使得增强纤维沿玻璃钢芯模的外侧壁进行缠绕编织，编织角度δ为0°<δ<90°；编织路径在玻璃钢芯模的起始端与终止端之间往复双向编织；相邻两束增强纤维之间的距离0.6-1.8mm；
其中，所述增强纤维均完全浸润树脂胶液，浸润时间为6-12s。
S2：玻璃钢管道的成型：
将S1步骤中复合形成的管道纤维铺层输送进入管道模具中进行挤压成型，同时升温管道模具，对模具中的管道纤维铺层加热固化，形成管道成品后，将模具中固化成型的管道成品匀速牵引出模具，制得玻璃钢管道。
2.根据权利要求1所述的一种玻璃钢管道生产工艺，其特征在于：所述内部缠绕层、外部缠绕层的厚度之和与外部保护层的厚度比为8-10:1。
3.根据权利要求2所述的一种玻璃钢管道生产工艺，其特征在于：所述内衬层的厚度为1.2-2.0mm。
4.根据权利要求1所述的一种玻璃钢管道生产工艺，其特征在于：所述步骤S1的内衬层铺设过程中，编织角度α为50°<α<65°；步骤S1的内部缠绕层铺设过程中，编织角度γ为45°<γ<89°；步骤S1的外部保护层铺设过程中，编织角度为50°<δ<65°。
5.根据权利要求1所述的一种玻璃钢管道生产工艺，其特征在于：所述步骤S1的内部缠绕层铺设过程中，增强纤维的编织路径完成由起始端向终止端单向编织后，增强纤维由终止端返回起始端进入下一个编织周期，期间增强纤维不断线。
6.根据权利要求1所述的一种玻璃钢管道生产工艺，其特征在于：所述步骤S2中，模具的加热温度为50-85℃，加热时间为18-38min。
7.根据权利要求1所述的一种玻璃钢管道生产工艺，其特征在于：所述步骤S2中，在管道成品牵引出模具后，对管道成品进行烘烤以对管道成品进行再固化处理。
8.根据权利要求1所述的一种玻璃钢管道生产工艺，其特征在于：所述内部缠绕层与外部缠绕层之间还设置有加强层，其中加强层铺设工艺如下：将增强纤维从玻璃钢芯模起始端的两侧共同进入附加编织工序，并使得增强纤维沿内部缠绕层的外侧壁进行编织，编织角度ε为0°<ε<90°；编织路径在玻璃钢芯模的起始端与终止端之间往复双向编织；每束增强纤维之间的距离5-8mm。
9.根据权利要求8所述的一种玻璃钢管道生产工艺，其特征在于：所述两侧玻璃纤维在玻璃钢管道上形成的夹角为60-120°。
10.根据权利要求9所述的一种玻璃钢管道生产工艺，其特征在于：所述加强层铺设过程中，编织角度ε为45°<ε<65°。
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| CN105269828A (zh) * | 2015-11-17 | 2016-01-27 | 河北浩正非金属材料检测服务有限公司 | 一种零度缠绕玻璃钢管道制作方法 |
| CN212203423U (zh) * | 2020-04-01 | 2020-12-22 | 广东仁达智能装备有限公司 | 一种玻璃钢管道 |
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