CN101900246B - 纤维缠绕气瓶的固化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种纤维缠绕气瓶的固化方法，其包括如下步骤：1)将高强度纤维材料浸渍树脂基体后缠绕气瓶，在气瓶表面形成纤维树脂复合材料层；2)将缠绕好的气瓶水平置于第一固化炉中，保持气瓶始终绕其中心轴线旋转，直至纤维树脂复合材料层中的树脂基体凝胶，完成初步固化；和3)将完成初步固化后的气瓶立即转入第二固化炉中，按常规固化制度完成气瓶的最后固化。该固化方法固化效率高、固化后产品外观质量好，简单且易于实施。

Description

纤维缠绕气瓶的固化方法
技术领域
本发明涉及纤维缠绕气瓶制造领域，具体地指一种纤维缠绕气瓶的固化方法。
背景技术
随着天然气、氢气、氦气等一类压缩气体的广泛使用，气瓶成了这类压缩气体的首选容器，为了提高气瓶的容重比和承压能力，本领域内已广泛使用纤维缠绕气瓶，其方案是在金属无缝内胆外壁按一定的规律缠绕高强度纤维增强树脂基体并将其固化形成复合材料层。
复合材料层的固化是气瓶制造过程中的关键工序之一，不同的固化方法会对产品的性能及外观质量产生较大的影响。目前通常采用旋转固化方式，采用这种方式产品外观质量好但是固化效率极低，这是因为气瓶的固化时间通常在5小时以上，而一般的旋转式固化炉每次只能固化1～2只气瓶。这样，在气瓶大批量生产时需要配置大量的固化炉，设备投资多、能源消耗大。另一种固化方式是采用悬挂式固化炉或者悬挂式步进固化炉，它们可以一次固化几十只到上百只气瓶，但是因固化时气瓶垂直于地面，在重力作用下气瓶上部胶液和纤维向下流动，使固化后的气瓶下部呈现出流胶和纤维滑移现象，影响产品的性能和外观质量。因此，亟需一种改进的纤维缠绕气瓶的固化方法以克服前述缺陷。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种固化效率高、固化后产品外观质量好的纤维缠绕气瓶的固化方法。
为实现上述目的，本发明所设计的纤维缠绕气瓶的固化方法包括如下步骤：
1)将高强度纤维材料浸渍树脂基体后缠绕气瓶，在气瓶表面形成纤维树脂复合材料层；
2)将缠绕好的气瓶水平置于第一固化炉中，保持气瓶始终绕其中心轴线旋转，直至纤维树脂复合材料层中的树脂基体凝胶，完成初步固化；
3)将完成初步固化后的气瓶立即转入第二固化炉中，按常规固化制度完成气瓶的最后固化。
与现有技术相比，本发明的优点在于：所设计的纤维缠绕气瓶的固化方法包括两次固化，初步固化时，气瓶水平放置且绕其中心轴线旋转，这样，气瓶表面树脂基体分布均匀，表面平整，外观质量好；并且由于初步固化并不是完全固化，所以固化时间短，产品出炉后可以立刻放入下一只气瓶进行固化，提高了第一固化炉的使用效率。在最后固化过程中，因气瓶外壁的树脂基体已经凝胶，树脂不再流动，较好地保持了固化后的外观质量和产品性能。本发明的纤维缠绕气瓶的固化方法不仅保证了产品的性能和外观质量好，还提高了固化效率，简单且易于实施。
较佳地，所说的步骤2)中，第一固化炉中的固化温度T与树脂基体的凝胶温度T0满足如下数学关系：T＝T0±10℃。优选地，T＝T0±5℃，更优选地，T＝T0。
优选地，所说的步骤2)中，气瓶绕其中心轴线旋转的时间t＝0.5～1.0h。这段时间可以保证气瓶外壁的树脂基体完全凝胶。
较佳地，所说的步骤2)中，气瓶绕其中心轴线旋转的转速ω＝3～10r/min。
可选地，所说的步骤3)中，第二固化炉采用连续式步进固化炉、悬挂式整体固化炉或水平放置整体式固化炉中的一种。
附图说明
图1为本发明纤维缠绕气瓶的固化方法的第一实施例的流程示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
如图1所示，本实施例的纤维缠绕气瓶的固化方法包括以下步骤：
步骤S101：将高强度纤维材料浸渍树脂基体后缠绕气瓶，在气瓶表面形成纤维树脂复合材料层。缠绕后的气瓶可以是环缠绕气瓶，也可以是全缠绕气瓶。
步骤S102：将缠绕好的气瓶水平置于第一固化炉中，保持气瓶始终绕其中心轴线旋转，直至纤维树脂复合材料层中的树脂基体凝胶，完成初步固化。具体地，可以将气瓶水平放置到旋转式固化炉气瓶支架上并与传动机构连接固定，通过传动机构带动气瓶沿其中心轴线旋转。优选地，气瓶绕其中心轴线旋转的转速ω＝3～10r/min，旋转的时间t＝0.5～1.0h。
进一步地，所说的步骤2)中，第一固化炉中的固化温度T与树脂基体的凝胶温度T0满足如下数学关系：T＝T0±10℃。优选为T＝T0±5℃；最优选为T＝T0，即固化温度等于树脂的凝胶温度，通常为70～100℃。
步骤S103：将完成初步固化后的气瓶立即转入第二固化炉中，按常规固化制度完成气瓶的最后固化。具体地，所述第二固化炉可以为连续式步进固化炉，将气瓶出炉后立即通过瓶嘴螺纹吊装到连续式步进固化炉传动链条上，这样，随着链条的步进传动送入固化炉中完成按常规固化制度完成气瓶的最后固化，此固化过程中气瓶保持静止，不再旋转，固化完成后气瓶出炉。
可选地，所述第二固化炉可以为悬挂式整体固化炉，将气瓶出炉后，通过瓶嘴吊装螺纹将其吊装到悬挂式整体固化炉中，悬挂式整体固化炉能够一次固化30只以上气瓶，待气瓶装满固化炉后，炉内的气瓶同时按常规固化制度完成气瓶的最后固化，此固化过程中气瓶保持静止，不再旋转，固化完成后气瓶出炉。
可选地，所述第二固化炉还可以为水平放置整体式固化炉，在气瓶出炉后将其吊装到水平放置整体式固化炉气瓶支架上，气瓶水平放置时防止复合材料层与其它任何物体接触，该固化炉可以将气瓶用气瓶支架进行多层放置，通常放置3～5层，每层可以放置12～20只气瓶，该固化炉能够一次固化30只以上气瓶。待气瓶装满固化炉后，入炉并按按常规固化制度完成气瓶的最后固化，此固化过程中气瓶保持静止，不再旋转，固化完成后气瓶出炉。
本发明的纤维缠绕气瓶的固化方法结合了旋转式固化方式和静止式固化方式的优点，不仅保证了产品的性能和外观质量好，还提高了固化效率，简单且易于实施。

Claims (7)

1.一种纤维缠绕气瓶的固化方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
1)将高强度纤维材料浸渍树脂基体后缠绕气瓶，在气瓶表面形成纤维树脂复合材料层；
2)将缠绕好的气瓶水平置于第一固化炉中，保持气瓶始终绕其中心轴线旋转，且旋转的时间t＝0.5～1.0h，直至纤维树脂复合材料层中的树脂基体凝胶，完成初步固化；
3)将完成初步固化后的气瓶立即转入第二固化炉中，按常规固化制度完成气瓶的最后固化。
2.根据权利要求1所述的纤维缠绕气瓶的固化方法，其特征在于：所说的步骤2)中，第一固化炉中的固化温度T与树脂基体的凝胶温度T0满足如下数学关系：T＝T0±10℃。
3.根据权利要求1所述的纤维缠绕气瓶的固化方法，其特征在于：所说的步骤2)中，第一固化炉中的固化温度T与树脂基体的凝胶温度T0满足如下数学关系：T＝T0±5℃。
4.根据权利要求1所述的纤维缠绕气瓶的固化方法，其特征在于：所说的步骤2)中，第一固化炉中的固化温度T与树脂基体的凝胶温度T0满足如下数学关系：T＝T0。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的纤维缠绕气瓶的固化方法，其特征在于：所说的步骤2)中，气瓶绕其中心轴线旋转的转速ω＝3～10r/min。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的纤维缠绕气瓶的固化方法，其特征在于：所说的步骤3)中，第二固化炉采用连续式步进固化炉、悬挂式整体固化炉或水平放置整体式固化炉中的一种。
7.根据权利要求5所述的纤维缠绕气瓶的固化方法，其特征在于：所说的步骤3)中，第二固化炉采用连续式步进固化炉、悬挂式整体固化炉或水平放置整体式固化炉中的一种。
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