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玻璃钢纤维缠绕工艺概述

放大字体  缩小字体 发布日期:2014-02-22  来源:FRPAPP.COM  浏览次数:235
核心提示:玻璃纤维缠绕是玻璃钶结构生产中的一种重要的成型工艺,由于这种工艺易于实现机械眈,自动化,与其它成型工艺相比,劳卫条件好,劳动强度低,且产品的质量稳定,成本低,因此得到了广泛的应用。纤维缠绕工艺一般可分为干法缠绕和湿法缠绕两类.

    玻璃纤维缠绕是玻璃钶结构生产中的一种重要的成型工艺,由于这种工艺易于实现机械眈,自动化,与其它成型工艺相比,劳卫条件好,劳动强度低,且产品的质量稳定,成本低,因此得到了广泛的应用。纤维缠绕工艺一般可分为干法缠绕和湿法缠绕两类.
    所谓干法缠绕,是将干纤维束缠绕在芯模上,然后喷涂树脂,并用压辊滚压浸透的工艺方法,采用这种方法缠绕,设备清洁,可改善劳卫条件,但对连续纤维的无捻性、浸透性要求较严,并需要充分滚压,否则容易发生干裂现象。
    湿法缠绕是将浸胶后的玻璃纤维集束,在一定的张力控制下直接缠绕在芯膜上的工艺方法,采用这种方法可使不同规格纤维有较强的适应性,无需滚压即可使纤维充分浸透。使用这种方法生产的产品质量稳定,气密性能好,但对缠绕过程的各个环节需要严格的人工维护,从而增加了劳动强度。例如,导丝头,浸胶槽等装置在每次缠绕结束必须认真刷洗,使其保持良好的清洁状态。尽管如此,每次成型结束后,在浸胶槽内以及缠绕机周围的工怍区域内不可避免地剩留或滴落一部分村脂,造成浪费和不卫生。
    在上述干法和湿法的基础上又出现了改进的工艺方法,即干预浸法和湿预浸法,干预浸法对于难于直接以液体状态使用的树脂,是比较适宜的.例如酚醛树脂、苯基硅烷树腊、有机硅树脂、邻苯二甲酸二丙稀酯树脂和间苯二甲酸酯树脂。湿预浸法是在纤维浸过榭脂,井使树脂部分固化后再供缠绕使用,这种方法的主要优点是生产效率高,而且浸渍效果更好。

    无论采用上述哪一种缠绕工艺,选择纤维缠绕方向是十分重要的,因为,纤维缠绕方向可以决定其结构在不同方向的强度比,而这种强度比可根据结构实际受力状态进行选择,从而有可能设计一种能充分发挥材料效率的结构,也就是说,在纤维缠绕结构的任何方向上,载荷所要求的强度能与材料提供的实际强度基本相适应,而金属就做不到这一点。内压圆筒是一个典型的例子,采用缠绕角θ=55°,就可使结构在环向与轴向的强度比(2:1),恰好与实际受力状态一致,并且纤维缠绕工艺可使玻璃钢结构获得合理的强度分配。
    由此可见,为了提高制品强度,必须严格控制纤维缠绕方向,而要做到这点,自动缠绕机必须按设计参数进行制品的缠绕,浸胶系统必须处于完全稳定的状态,自动缠绕机主要是参考纺织技术而设计和发展的。根据产品的结构型式,可使用不同类型的缠绕机进行缠绕,尽管已经有了各种各样缠绕机,但目前国内能进行批量生产的产品仅限于具有迴转曲面的迴转曲产品,如管、贮罐、运输罐等。因此,本章主要讨论这几种产品纤维缠绕工艺。
    采用纤维缠绕工艺制造的管,贮罐和运输罐等结构,具有重量轻、强度高的特点,纤维缠绕玻璃钢的密度在1.5-1.9g/cm3之间,只有普通碳钢的1/4-1/5,比轻金属铝还要轻l/3左右,而静态机械强度能接近或超过普通碳钢的水平.例如:一般螺旋缠绕管的环向强度均在1500kgf/cm3以上,而环向缠绕管的环向强度可达到4000kgf/cm2.若按比强度(强度值/密度值)计算,玻璃钢大大超过普通碳钢。
  纤维缠绕玻璃钢的另一个主要特点是能耐化学腐蚀,选用不同类型防腐蚀的缠绕玻璃钢内衬,可耐一般不同浓度不同类型的酸、碱、盐及多种油类、海水和有机溶剂等,因此,玻璃钢管、罐可广泛用于石油化工,市政排污等工程,此外,纤维缠绕玻璃钢还具有传热慢、电绝缘性能和电磁波透过性能好等特点,而且,还具有成型工艺,运输安装,以及维修均比较方便的特点。
    但是,纤维缠绕玻璃钢也有其局限性,由于纤维增强塑料的树脂基体是对温度依赖性很强的高分子材料,因此与一般工业材料相比,其最高使用温度要低得多.不同的树脂类型具有不同的耐温性,一般而言,玻璃钢宜于在小于70℃的温度下长期工作,某些耐温性较好的玻璃钢,如脂环族环氧玻璃钢,聚酰亚胺玻璃钢等,其长期工作温度也只能在200℃左古,远较金属的使用温度低。
    老化现象是纤维缠绕玻璃钢的一个重要缺陷,由于各种环境及化学侵蚀的长期作用,导致玻璃钢的力学性能降低,从而在结构设计时,不得不采用较高的安全系数以确保产品结构能够长期正常的工作。
    此外,纤维缠绕玻璃钢另一个缺陷是:刚度较低,大约是普通碳钢的十分之。,即使是按刚度比(弹性模量值/密度值)计算也要比普通碳钢低,因此,某些产品采取夹层结构或加筋结构的方法来克服变形过大的问题。
    综上所述,纤维缠绕工艺仍需继续进行研究和改进,充分发挥纤维缠绕玻璃钢的优点,克服其不足,目前,尚须进一步研究和解决的问题有:
    (1)提高和改善原材料的技术性能,要对增强材料的强度和弹性性能、树脂延伸率、耐高温、耐腐蚀性能及其工艺性(粘结性、流动性、浸润性及固化性能等)进行研究.
    (2)缠绕工艺必须紧密和结构设计结合起来,通过结构设计所确定韵合理结构型式和设计参数,确定合理的工艺制度,以提高产品质量,生产效率和技术经济指标.
    (3)建立健全严格的质量检验和管理制度,要对从原材料到产品的整个工艺中的各个环节进行检验和管理
 
 
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