【讲堂】复合材料工艺详解之连续成型工艺(连续)

连续成型工艺(连续)

连续成型工艺是指从添加原材料到制成玻璃钢制品的整个过程都是在连续不断的进行。包括了连续制管、连续制板和拉挤成型工艺和复合管生产工艺(EPF法)。

一、连续制管

1.原材料:

增强材料:连续玻纤粗纱、玻璃布带、短切纤维毡和表面毡。前两种用于增强层,后三种用于防腐、防渗层和外表层。

树脂:不饱和聚酯树脂。如间苯二甲酸系列、双酚A系列、含卤素树脂以及环氧丙烯酸树脂、乙烯基树脂等。

2.连续制管工艺原理及过程

①卧式干法缠绕成型

采用预浸的无纬带或玻璃布带缠绕成型。其主要工艺程序包括纵向、环向布带缠绕、芯轴内加热、预固化、第二次固化、外牵引脱模、切割等程序。整个过程是连续进行的。

②卧式湿法纵向纱浸胶缠绕成型

采用连续玻璃纤维粗纱,浸渍树脂胶液后进行缠绕成型。纵向纤维纱从纱架引出经浸胶后,通过分纱器均匀铺放在芯轴上,形成纵向纱层,而后环向缠绕未浸胶的环向纱。各环向层是相间反向缠绕,并由纵向纱所带的多余胶液浸胶。缠到要求的厚度后,经高频加热固化,引拨脱模,最后切割,得到要求的管材。整个过程是连续进行的。

③卧式湿法环向纱浸胶缠绕成型

采用连续玻璃纤维粗纱,浸渍树脂胶液后进行缠绕成型。环向纱从纱架引出经浸胶后,通过分纱器均匀铺放在芯轴上,形成环向纱层。而纵向未浸胶纤维纱靠环向缠绕纱的余胶浸渍树脂。按设计要求采用纵、环纱交错缠绕的铺层方式,缠到要求厚度,经二次固化,自动脱模、切割得到所要求的管材。整个过程是连续进行的。

④立式垂直向上移动芯轴式缠绕成型

采用表面抛光镀铬的钢制芯轴,由驱动装置使其从下向上垂直移动,在缠绕成型玻璃管之前,表面涂上脱模剂,然后螺旋缠绕多层浸渍树脂液的玻璃纤维纱,经胶量控制装置,达到要求的厚度之后,表面缠绕一层玻璃纸,使表面光滑。定长的若干根钢制芯轴首尾相接,由驱动装置使其向上移动,缠完玻璃钢层的芯轴由吊车和提升机将其送入固化炉固化。在进入固化炉之前,将芯轴连接处的玻璃钢管切断,固化后,脱出芯轴,即得到所要求的管材,可交付使用。

⑤立式低熔点金属芯模式缠绕成型

采用一个垂直的空心支柱,在它外面有一个用低熔点金属制成的向上移动的芯轴,在移动芯轴外缠绕玻璃钢管,缠绕完毕的芯轴通过一个热压模装置,使玻璃钢固化成型,并使移动芯轴的上端熔化,在重力作用下,通过空气支柱流回熔锅中,完成自动脱模的要求,同时流回的低熔点合金液可重新用来制作芯轴。

3.连续制管工艺参数

①缠绕规律的选择

主要是指环向和纵向玻璃纤维纱的排布规律。通常玻纤纱的排布方式有平接和搭接两种。就搭接的规律来讲,必须符合以下公式:

搭接方式=(n-1)/n (n=1,2,3···k)

n=1时为平接,n=2时为搭接1/2;n=3时为搭接2/3;···n=k时为搭接(k-1)/k。

②纵向纱片数计算

纵向纱的排布比较简单。数学表达式如下:

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bm:每条纱片的宽度;D:所铺设的管道外径。

③螺旋缠绕角计算

从螺旋缠绕的几何关系推出:

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由此导出:

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α:螺旋缠绕角。

二、热塑性和热固性复合结构管连续生产工艺(EPF法工艺)

由挤出、拉挤和缠绕相结合的连续制管方法,采用紫外线辐射引发固化。

这种方法是以挤出成型的塑料管为芯材(内衬),沿轴向铺设拉挤成型的热固性玻璃钢层,而后在周向方向上用纤维缠绕法铺设热固性玻璃钢层,最后在管材表面涂层热固性或热塑性的富树脂层,形成光滑平整的表面外观。整个过程是连续进行的。

“EPF”法工艺原理及其过程

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首先是热塑性塑料管挤出成型,然后在塑料管外面铺放纵、环向浸胶玻纤纱。玻纤纱由纱架引出后,通过集束浸胶浸渍热固性树脂胶液。由挤压辊控制纤维中树脂的含量,浸胶后的玻纤纱与轴向方向一致,通过分纱器铺覆在塑料管表面。缠绕结束后,管被牵引进入锥形芯模内,使轴向玻纤粗纱中挤出多余树脂胶液对环向纤维进行浸胶。而复合管进入紫外线辐射设备,活化光引发剂,使树脂胶液凝胶、初固化后,被引入4个远红外固化炉,进行完全固化。

 

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