CN102135178B - 一种用于压力容器的干纱缠绕成型方法 - Google Patents

一种用于压力容器的干纱缠绕成型方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102135178B
CN102135178B CN 201010615932 CN201010615932A CN102135178B CN 102135178 B CN102135178 B CN 102135178B CN 201010615932 CN201010615932 CN 201010615932 CN 201010615932 A CN201010615932 A CN 201010615932A CN 102135178 B CN102135178 B CN 102135178B
Authority
CN
China
Prior art keywords
winding
fiber
dried yarn
pressure vessel
hoop
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
Application number
CN 201010615932
Other languages
English (en)
Other versions
CN102135178A (zh
Inventor
吴大云
张阳
李辅安
张承双
李锵
高波
张晓虎
王晓洁
张世杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
XI'AN AEROSPACE COMPOSITE MATERIALS INSTITUTE
Original Assignee
XI'AN AEROSPACE COMPOSITE MATERIALS INSTITUTE
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by XI'AN AEROSPACE COMPOSITE MATERIALS INSTITUTE filed Critical XI'AN AEROSPACE COMPOSITE MATERIALS INSTITUTE
Priority to CN 201010615932 priority Critical patent/CN102135178B/zh
Publication of CN102135178A publication Critical patent/CN102135178A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102135178B publication Critical patent/CN102135178B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Moulding By Coating Moulds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于压力容器的干纱缠绕成型方法,包括步骤:一、压力容器内胆外表面处理:将胶粘剂均匀涂覆在清洗后的压力容器内胆外表面上;二、干纱缠绕成型:按纵向缠绕与环向缠绕交替进行的缠绕方式在压力容器内胆的外表面上进行缠绕,且能够实现纵向缠绕与环向缠绕之间在不割断纤维的条件下进行连续过渡;三、干纱缠绕成型体端口防松散捆扎处理;四、干纱缠绕成型体表层防护层喷涂成型处理;五、室温放置固化。本发明设计合理、操作简便、控制方便且缠绕成型效果好,由于省去了浸胶工艺和固化过程环节,因此能有效解决现有缠绕成型工艺存在的成型工艺复杂、生产周期较长、成本较高且不利用大规模工业化生产等多种实际问题。

Description

一种用于压力容器的干纱缠绕成型方法
技术领域
本发明属于复合材料成型工艺技术领域,尤其是涉及一种用于压力容器的干纱缠绕成型方法。
背景技术
复合材料压力容器具有质轻高强、制造成本低的优势,同时具备金属容器所不具备的爆破前先泄漏的疲劳失效模式,在安全性方面具有显著优势。传统的复合材料容器是在内胆材料表面以纤维浸渍树脂实施缠绕制备复合材料层,树脂作为基体材料起到将纤维固化为整体并传递载荷的作用,纤维作为增强体承受绝大部分的压力载荷,纤维和树脂性能的综合效应使复合材料具有优异的性能。采用传统缠绕成型工艺制备的复合材料容器,由于涉及浸胶工艺和固化成型过程,缠绕用树脂配方含有多组分的化学试剂导致生产环境不佳,同时还需对缠绕速度和缠绕张力进行控制,若缠绕速度过快则可能会使胶槽中的胶溅出,此外制品完成缠绕后需要较长固化时间,因此成型工艺复杂、生产周期较长且成本较高,对大规模工业化生产造成了不利影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足,提供一种用于压力容器的干纱缠绕成型方法,其设计合理、操作简便、控制方便且缠绕成型效果好,省去了传统缠绕工艺中的浸胶工艺和固化过程,能有效解决现有缠绕成型工艺存在的成型工艺复杂、生产周期较长、成本较高且不利用大规模工业化生产等多种实际问题。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种用于压力容器的干纱缠绕成型方法,其特征在于该方法包括以下步骤:
步骤一、压力容器内胆外表面处理:先采用常规清洗剂对被缠绕压力容器内胆的外表面进行清洗,再采用毛刷将预先配制好的胶粘剂均匀涂覆在清洗后的压力容器内胆外表面上,且涂覆厚度为1mm~3mm,涂覆完成后自然放置10min~30min;
步骤二、干纱缠绕成型:采用缠绕机将纤维干纱按照纵向缠绕与环向缠绕交替进行的缠绕方式在压力容器内胆的外表面上进行缠绕,直至缠绕厚度达到设计要求为止,获得由纤维干纱缠绕而成的纤维干纱缠绕成型体;在由纵向缠绕转换至环向缠绕或者由环向缠绕转换至纵向缠绕过程中,通过缠绕机的控制主机对缠绕机机头进行自动控制,实现在不割断纤维干纱的条件下将纤维干纱的缠绕方向相应由纵向缠绕方向逐渐自动转换为环向缠绕方向或者由环向缠绕方向逐渐自动转换为纵向缠绕方向,以实现纵向缠绕层与环向缠绕层之间的连续过渡;
步骤三、干纱缠绕成型体端口防松散捆扎处理:人工对纤维干纱缠绕成型体的端口部进行防松散捆扎固定,以保持纤维干纱缠绕成型体的整体性,所述端口部捆扎固定的位置与压力容器内胆的端口靠近其筒段的部位相对应;
步骤四、干纱缠绕成型体表层防护层喷涂成型处理:采用喷涂设备将预先配制好的胶粘剂均匀喷涂在所述纤维干纱缠绕成型体的外表面上,其喷涂厚度为5mm~15mm;
步骤一和步骤四中所述的胶粘剂为常规使用的复合材料用常温固化型胶粘剂;
步骤五、室温放置:喷涂结束后,室温放置1h~3h直至喷涂在纤维干纱缠绕成型体外表面上的胶粘剂完全固化,并将纤维干纱缠绕成型体包埋固结为一体。
上述一种用于压力容器的干纱缠绕成型方法,其特征是:步骤二中所述的纵向缠绕层与环向缠绕层之间的连续过渡过程中,纤维干纱缠绕方向的调整通过缠绕机机头牵引控制纤维干纱缠绕角的调整来实现,且控制主机对缠绕机机头进行牵引控制,所述纤维干纱的缠绕角为所缠绕纤维干纱的走向与压力容器内胆轴向之间的夹角,纵向缠绕时所述纤维干纱的缠绕角度为±28°~±30°,而环向缠绕时所述纤维干纱的缠绕角度为90°。
上述一种用于压力容器的干纱缠绕成型方法,其特征是:步骤二中所述的由纵向缠绕方式逐渐过渡至环向缠绕方式时,通过缠绕机机头带动不割断的纤维干纱逆向过渡运行至压力容器内胆的筒段与其端口的交界处后,将纤维缠绕方向直接转换至环向缠绕方向,所述逆向为与纵向缠绕过程收尾时的纤维缠绕方向相反的方向。
上述一种用于压力容器的干纱缠绕成型方法,其特征是:步骤二中所述的由环向缠绕方式逐渐过渡至纵向缠绕方式时,通过缠绕机机头逆向牵引将纤维干纱的缠绕角度由90°渐变至±28°~±30°。
上述一种用于压力容器的干纱缠绕成型方法,其特征是:步骤二中所述的干纱缠绕成型之前,先根据所缠绕压力容器内胆的结构、尺寸和需成型制品的性能及重量的要求,并结合缠绕所用纤维干纱的本体性能,人工设计出干纱缠绕成型过程中的缠绕成型工艺参数并将设计出的缠绕成型工艺参数输入至缠绕机的控制主机内,上述缠绕成型工艺参数包括需缠绕干纱缠绕成型体纵向缠绕与环向缠绕的层数和纵向缠绕的缠绕角度;实际缠绕过程中,所述控制主机根据所输入的缠绕成型工艺参数且通过内部预先编制的控制程序对缠绕机机头进行自动控制对所述缠绕机机头的缠绕方向、缠绕速度和缠绕时间进行相应控制。
上述一种用于压力容器的干纱缠绕成型方法,其特征是:步骤一中所述的常规清洗剂为乙醇、丙酮或乙酸乙酯溶剂。
上述一种用于压力容器的干纱缠绕成型方法,其特征是:步骤二中所述的纤维为碳纤维、芳纶纤维、PBO纤维或超高分子量聚乙烯纤维。
上述一种用于压力容器的干纱缠绕成型方法,其特征是:步骤一和步骤四中所述的胶粘剂为聚氨酯树脂、环氧树脂或不饱和聚酯胶粘剂。
上述一种用于压力容器的干纱缠绕成型方法,其特征是:步骤三中所述端口部捆扎固定的位置与压力容器内胆的端口与其筒段之间的连接部分一致。
上述一种用于压力容器的干纱缠绕成型方法,其特征是:步骤二中所述的由纵向缠绕方式逐渐过渡至环向缠绕方式的缠绕过渡过程和由环向缠绕方式逐渐过渡至纵向缠绕方式的缠绕过渡过程中,以手工辅助的方式对纤维干纱的缠绕方向逐渐进行转换实现平缓过渡以避免发生滑纱。
本发明与现有技术相比具有以下优点:
1、缠绕成型方法简单、步骤少、设计合理且操作简便。
2、缠绕成型质量控制方便且能够实现缠绕成型质量的有效控制,缠绕机的控制主机按照预先编制的组合式角度渐变控制程序对纤维干纱的缠绕方向进行控制调整,利用组合式角度渐变控制程序的角度渐变设计实现环向缠绕向纵向缠绕以及纵向缠绕向环向缠绕的过渡缠绕,并使得使纵向缠绕和环向缠绕方式之间实现连续过渡,保证纤维缠绕过程的连续性,进而保证了纤维干纱缠绕成型体的整体性。
3、使用纤维干纱进行不浸胶缠绕成型,且缠绕成型中实行组合式连续缠绕,并在内胆端口靠近简体处实施缠绕捆绑式固定,从而使容器整体性能充分发挥。
4、实用价值高、经济效益及社会效益显著,缠绕成型过程设计简单且质量控制渐变,首先在压力容器内胆表层均匀涂刷专用室温固化型胶粘剂,然后利用缠绕机将纤维干纱在容器内胆表面实施纵向、环向交替缠绕,最后再缠绕外层的干纱表面层喷涂或者涂覆室温固化型胶粘剂,固结防护层。由于所采用的干纱缠绕容器工艺步骤中,省去了传统缠绕工艺中的浸胶和固化过程,实施及控制工艺简单、生产周期大大缩短,因此制造成本显著降低,同时生产环境相比浸胶缠绕环境友好性得到显著改善,适合于大规模工业化生产。
5、适用范围广且推广应用前景广泛,本发明与传统的浸胶缠绕成型工艺相比,生产效率明显提高,生产环境友好性得到显著改善,可应用于瞬间防爆容器装置的制备。且对瞬间防爆容器装置进行制备时,在传统的复合材料缠绕成型工艺基础上,利用纤维干纱缠绕成型工艺进行制备,由于在缠绕过程中无需浸胶和制品的固化缓解,因此成型工艺得到简化、生产周期缩短,同时生产环境友好性得到显著改善。
6、缠绕成型效果好,缠绕过程无浸胶工艺,因而使浸胶对缠绕速度的控制要求显著降低,缠绕成型效率高且生产环境友好性得到显著改善,同时由于制品中不含树脂基体则相对质量降低且抗损伤性能显著提高
综上所述,本发明设计合理、操作简便、控制方便且缠绕成型效果好,以传统复合材料压力容器缠绕的成型工艺为基础,实施以纤维干纱的无浸胶缠绕工艺制备压力容器类防爆容器装置,由于省去了传统缠绕工艺中的浸胶工艺和固化过程,因此降低了由于浸胶工艺对缠绕速度的限制,同时不存在树脂配方中挥发物对生产环境的污染,本发明所制备的干纱缠绕成型压力容器具有工艺控制简单、缠绕速度快且生产效率高等优点,此外制品中不含树脂基体则相对质量降低且抗损伤性能显著提高,同时生产环境友好型佳,适合于大规模工业化生产。
下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的成型方法流程框图。
图2为本发明所制作压力容器的结构示意图。
附图标记说明:
1-压力容器内胆;2-纤维干纱缠绕成型体;3-外防护胶粘剂涂层;4-金属接嘴;5-金属堵盖。
具体实施方式
如图1所示的一种用于压力容器的干纱缠绕成型方法,包括以下步骤:
步骤一、压力容器内胆外表面处理:先采用常规清洗剂对被缠绕压力容器内胆1的外表面进行清洗,再采用毛刷将预先配制好的胶粘剂均匀涂覆在清洗后的压力容器内胆1外表面上,且涂覆厚度为1mm~3mm,涂覆完成后自然放置10min~30min。
所述常规清洗剂为乙醇、丙酮或乙酸乙酯溶剂。实际操作过程中,可以根据实际具体需要,选择对应的清洗剂,同时也可以选择乙醇、丙酮和乙酸乙酯溶剂之外的其它类型清洗剂。
步骤二、干纱缠绕成型:采用缠绕机将纤维干纱按照纵向缠绕与环向缠绕交替进行的缠绕方式在压力容器内胆1的外表面上进行缠绕,直至缠绕厚度达到设计要求为止,获得由纤维干纱缠绕而成的纤维干纱缠绕成型体2;在由纵向缠绕转换至环向缠绕或者由环向缠绕转换至纵向缠绕过程中,通过缠绕机的控制主机对缠绕机机头进行自动控制,实现在不割断纤维干纱的条件下将纤维干纱的缠绕方向相应由纵向缠绕方向逐渐自动转换为环向缠绕方向或者由环向缠绕方向逐渐自动转换为纵向缠绕方向,以实现纵向缠绕层与环向缠绕层之间的连续过渡。
实际进行缠绕成型时,所采用的纤维为碳纤维、芳纶纤维、PBO纤维或超高分子量聚乙烯纤维。实际操作过程中,可以根据实际具体需要,选择对应类型的纤维,同时也可以选择碳纤维、芳纶纤维、PBO(聚对苯撑苯双噁唑)纤维和超高分子量聚乙烯纤维之外的其它类型纤维进行缠绕。
步骤三、干纱缠绕成型体端口防松散捆扎处理:人工对纤维干纱缠绕成型体2的端口部进行防松散捆扎固定,以保持纤维干纱缠绕成型体2的整体性,所述端口部捆扎固定的位置与压力容器内胆1的端口靠近其筒段的部位相对应。
步骤四、干纱缠绕成型体表层防护层喷涂成型处理:采用喷涂设备将预先配制好的胶粘剂均匀喷涂在所述纤维干纱缠绕成型体2的外表面上,其喷涂厚度为5mm~15mm。
步骤一和步骤四中所述的胶粘剂为常规使用的复合材料用常温固化型胶粘剂。
步骤五、室温放置:喷涂结束后,室温放置1h~3h直至喷涂在纤维干纱缠绕成型体2外表面上的胶粘剂完全固化,并将纤维干纱缠绕成型体2包埋固结为一体。完全固化后,在所述纤维干纱缠绕成型体2的外表面上所喷涂的胶粘剂对应形成外防护胶粘剂涂层3。
本发明所述的干纱缠绕成型过程结束后,按照压力容器的结构布设关系,对金属接嘴4和金属堵盖5进行安装,获得成型的压力容器。
步骤一和步骤四中所述的胶粘剂为聚氨酯树脂、环氧树脂或不饱和聚酯胶粘剂。实际操作过程中,可以根据实际具体需要,选择对应类型的胶粘剂,同时也可以选择聚氨酯、环氧树脂和不饱和聚酯胶粘剂之外的其它类型胶粘剂。所述压力容器内胆1由聚乙烯、聚丙烯工程材料或金属合金制备而成,同时也可以选用其它材质的压力容器内胆1。
步骤二中所述的干纱缠绕成型之前,先根据所缠绕压力容器内胆的结构、尺寸和需成型制品的性能及重量的要求,并结合缠绕所用纤维干纱的本体性能,人工设计出干纱缠绕成型过程中的缠绕成型工艺参数并将设计出的缠绕成型工艺参数输入至缠绕机的控制主机内,上述缠绕成型工艺参数包括需缠绕干纱缠绕成型体2纵向缠绕与环向缠绕的层数和纵向缠绕的缠绕角度;实际缠绕过程中,所述控制主机根据所输入的缠绕成型工艺参数且通过内部预先编制的控制程序对缠绕机机头进行自动控制对所述缠绕机机头的缠绕方向、缠绕速度和缠绕时间进行相应控制。
也就是说,缠绕成型之前,应先对缠绕机控制主机进行烧程,具体是根据所输入的缠绕成型工艺参数编制出组合式角度渐变控制程序对缠绕成型过程进行自动控制,实现通过控制主机自动控制纵向缠绕和环向缠绕方向进行交替缠绕并实现连续过渡,保证缠绕的连续性。实际缠绕过程中,具体是由纵向缠绕方式逐渐过渡至环向缠绕方式的缠绕过渡过程和由环向缠绕方式逐渐过渡至纵向缠绕方式的缠绕过渡过程中,以手工辅助的方式对纤维干纱的缠绕方向逐渐进行转换实现平缓过渡以避免发生滑纱。
实施例1
首先,根据所缠绕压力容器内胆的结构、尺寸和需成型制品的性能及重量的要求,并结合缠绕所用纤维干纱的本体性能,人工设计出干纱缠绕成型过程中的缠绕成型工艺参数并将设计出的缠绕成型工艺参数输入至缠绕机的控制主机内,同时根据换算得出的缠绕成型工艺参数编制组合式角度渐变控制程序,依据连续缠绕要求,控制主机根据预先编制的组合式角度渐变控制程序实现纵向缠绕和环向缠绕方式之间的连续过渡,保证碳纤维缠绕过程的连续性。其次,按照质量比为环氧树脂(618)∶三乙烯四胺=100∶3~9的比例配制环氧树脂胶粘剂;再以乙醇清洗压力容器内胆1(具体是聚丙烯内胆)的外表面,用毛刷将配制好的环氧树脂胶粘剂均匀涂刷于压力容器内胆1的外表面,自然放置30min。然后,控制主机按照事先编制好的控制程序对碳纤维进行2次纵向缠绕与2次环向缠绕的交替缠绕,在纵向缠绕方式与环向缠绕方式之间的渐变过程中,以手工辅助使得线型平缓过渡避免发生滑纱。
实际缠绕成型过程中,纵向缠绕层与环向缠绕层之间的连续过渡过程中,纤维干纱缠绕方向的调整通过缠绕机机头牵引控制纤维干纱缠绕角的调整来实现,且控制主机对缠绕机机头进行牵引控制,所述纤维干纱的缠绕角为所缠绕纤维干纱的走向与压力容器内胆1轴向之间的夹角,纵向缠绕时所述纤维干纱的缠绕角度为±28°~±30°,而环向缠绕时所述纤维干纱的缠绕角度为90°。本实施例中,由纵向缠绕方式逐渐过渡至环向缠绕方式时,由所述控制主机对缠绕机机头进行控制,并通过缠绕机机头带动不割断的纤维干纱逆向过渡运行至压力容器内胆1的筒段与其端口的交界处后,将纤维缠绕方向直接转换至环向缠绕方向,所述逆向为与纵向缠绕过程收尾时的纤维缠绕方向相反的方向。相应地,由环向缠绕方式逐渐过渡至纵向缠绕方式时,通过缠绕机机头逆向牵引将纤维干纱的缠绕角度由90°渐变至±28°~±30°。也就是说,纵向缠绕层与环向缠绕层之间的连续过渡均通过缠绕机机头逆向牵引纤维干纱来实现。
完成最外层的纤维干纱缠绕后,于压力容器内胆1端口接近其筒段处进行缠绕捆绑式固定,即进行干纱缠绕成型体端口防松散捆扎处理;具体是人工对纤维干纱缠绕成型体2的端口部进行防松散捆扎固定,以保持纤维干纱缠绕成型体2的整体性,所述端口部捆扎固定的位置与压力容器内胆1的端口靠近其筒段的部位相对应。本实施例中,所述端口部捆扎固定的位置与压力容器内胆1的端口与其筒段之间的连接部分一致,也就是说,在压力容器内胆1的端口与其筒段之间的连接处实施缠绕捆扎式固定,使纤维保持其整体性而不发生松散。最后,在缠绕成型的纤维干纱缠绕成型体2外侧,将预先配制好的环氧树脂胶粘剂均匀喷涂于纤维干纱缠绕成型体2的外表层,室温旋3h至完全固化,使得纤维干纱缠绕成型体2中的纤维固化为整体,同时起到外保护层的作用。
实施例2
本实施例中,首先根据所缠绕压力容器内胆的结构、尺寸和需成型制品的性能及重量的要求,并结合缠绕所用纤维干纱的本体性能,人工设计出干纱缠绕成型过程中的缠绕成型工艺参数并将设计出的缠绕成型工艺参数输入至缠绕机的控制主机内,同时根据换算得出的缠绕成型工艺参数编制组合式角度渐变控制程序,依据连续缠绕要求,控制主机根据预先编制的组合式角度渐变控制程序实现纵向缠绕和环向缠绕方式之间的连续过渡,保证芳纶纤维缠绕过程的连续性。其次,按照质量比为聚氨酯∶聚氨酯橡胶硫化剂(MOCA)=90∶30~38的比例配制聚氨酯胶粘剂;再以丙酮清洗压力容器内胆1(具体是聚乙烯内胆)的外表面,用毛刷将配制好的聚氨酯胶粘剂均匀涂刷于压力容器内胆1的外表面,自然放置10min。然后,控制主机按照事先编制好的程序对芳纶纤维进行3次纵向缠绕与3次环向缠绕的交替缠绕,在纵向缠绕方式与环向缠绕方式之间的渐变过程中,以手工辅助使得线型平缓过渡避免发生滑纱。完成最外层的纤维干纱缠绕后,人工对纤维干纱缠绕成型体2的端口部进行防松散捆扎固定(具体采用缠绕成型所用的纤维干纱进行捆扎),以保持纤维干纱缠绕成型体2的整体性。也就是说,在压力容器内胆1的端口与其筒段之间的连接处实施缠绕捆扎式固定,使纤维保持其整体性而不发生松散。最后,在缠绕成型的纤维干纱缠绕成型体2外侧,将预先配制好的聚氨酯胶粘剂均匀喷涂于纤维干纱缠绕成型体2的外表层,室温旋1h至完全固化,使得纤维干纱缠绕成型体2中的纤维固化为整体,同时起到外保护层的作用。本实施例中,其余方法步骤和工艺参数均与实施例1相同。
实施例3
本实施例中,首先根据所缠绕压力容器内胆的结构、尺寸和需成型制品的性能及重量的要求,并结合缠绕所用纤维干纱的本体性能,人工设计出干纱缠绕成型过程中的缠绕成型工艺参数并将设计出的缠绕成型工艺参数输入至缠绕机的控制主机内,同时根据换算得出的缠绕成型工艺参数编制组合式角度渐变控制程序,依据连续缠绕要求,控制主机根据预先编制的组合式角度渐变控制程序实现纵向缠绕和环向缠绕方式之间的连续过渡,保证PBO纤维缠绕过程的连续性。其次,按照质量比为不饱和聚酯∶MOCA=90∶5配制聚氨酯胶粘剂;再以丙酮清洗压力容器内胆1(具体是聚乙烯内胆)的外表面,用毛刷将配制好的聚氨酯胶粘剂均匀涂刷于压力容器内胆1的外表面,自然放置20min。然后,控制主机按照事先编制好的程序对PBO纤维进行5次纵向缠绕与5次环向缠绕的交替缠绕,在纵向缠绕方式与环向缠绕方式之间的渐变过程中,以手工辅助使得线型平缓过渡避免发生滑纱。完成最外层的纤维干纱缠绕后,人工对纤维干纱缠绕成型体2的端口部进行防松散捆扎固定,以保持纤维干纱缠绕成型体2的整体性。也就是说,在压力容器内胆1的端口与其筒段之间的连接处实施缠绕捆扎式固定,使纤维保持其整体性而不发生松散。最后,在缠绕成型的纤维干纱缠绕成型体2外侧,将预先配制好的聚氨酯胶粘剂均匀喷涂于纤维干纱缠绕成型体2的外表层,室温旋2h至完全固化,使得纤维干纱缠绕成型体2中的纤维固化为整体,同时起到外保护层的作用。本实施例中,其余方法步骤和工艺参数均与实施例1相同。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何限制,凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化,均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (9)

1.一种用于压力容器的干纱缠绕成型方法,其特征在于该方法包括以下步骤:
步骤一、压力容器内胆外表面处理:先采用常规清洗剂对被缠绕压力容器内胆(1)的外表面进行清洗,再采用毛刷将预先配制好的胶粘剂均匀涂覆在清洗后的压力容器内胆(1)外表面上,且涂覆厚度为1mm~3mm,涂覆完成后自然放置10min~30min;
步骤二、干纱缠绕成型:采用缠绕机将纤维干纱按照纵向缠绕与环向缠绕交替进行的缠绕方式在压力容器内胆(1)的外表面上进行缠绕,直至缠绕厚度达到设计要求为止,获得由纤维干纱缠绕而成的纤维干纱缠绕成型体(2);在由纵向缠绕转换至环向缠绕或者由环向缠绕转换至纵向缠绕过程中,通过缠绕机的控制主机对缠绕机机头进行自动控制,实现在不割断纤维干纱的条件下将纤维干纱的缠绕方向相应由纵向缠绕方向逐渐自动转换为环向缠绕方向或者由环向缠绕方向逐渐自动转换为纵向缠绕方向,以实现纵向缠绕层与环向缠绕层之间的连续过渡;所述的纵向缠绕层与环向缠绕层之间的连续过渡过程中,纤维干纱缠绕方向的调整通过缠绕机机头牵引控制纤维干纱缠绕角的调整来实现,且控制主机对缠绕机机头进行牵引控制,所述纤维干纱的缠绕角为所缠绕纤维干纱的走向与压力容器内胆(1)轴向之间的夹角,纵向缠绕时所述纤维干纱的缠绕角度为±28°~±30°,而环向缠绕时所述纤维干纱的缠绕角度为90°;
步骤三、干纱缠绕成型体端口防松散捆扎处理:人工对纤维干纱缠绕成型体(2)的端口部进行防松散捆扎固定,以保持纤维干纱缠绕成型体(2)的整体性,所述端口部捆扎固定的位置与压力容器内胆(1)的端口靠近其筒段的部位相对应;
步骤四、干纱缠绕成型体表层防护层喷涂成型处理:采用喷涂设备将预先配制好的胶粘剂均匀喷涂在所述纤维干纱缠绕成型体(2)的外表面上,其喷涂厚度为5mm~15mm;
步骤一和步骤四中所述的胶粘剂为常规使用的复合材料用常温固化型胶粘剂;
步骤五、室温放置:喷涂结束后,室温放置1h~3h直至喷涂在纤维干纱缠绕成型体(2)外表面上的胶粘剂完全固化,并将纤维干纱缠绕成型体(2)包埋固结为一体。
2.按照权利要求1所述的一种用于压力容器的干纱缠绕成型方法,其特征在于:步骤二中所述的由纵向缠绕方式逐渐过渡至环向缠绕方式时,通过缠绕机机头带动不割断的纤维干纱逆向过渡运行至压力容器内胆(1)的筒段与其端口的交界处后,将纤维缠绕方向直接转换至环向缠绕方向,所述逆向为与纵向缠绕过程收尾时的纤维缠绕方向相反的方向。
3.按照权利要求2所述的一种用于压力容器的干纱缠绕成型方法,其特征在于:步骤二中所述的由环向缠绕方式逐渐过渡至纵向缠绕方式时,通过缠绕机机头逆向牵引将纤维干纱的缠绕角度由90°渐变至±28°~±30°。
4.按照权利要求1或2所述的一种用于压力容器的干纱缠绕成型方法,其特征在于:步骤二中所述的干纱缠绕成型之前,先根据所缠绕压力容器内胆的结构、尺寸和需成型制品的性能及重量的要求,并结合缠绕所用纤维干纱的本体性能,人工设计出干纱缠绕成型过程中的缠绕成型工艺参数并将设计出的缠绕成型工艺参数输入至缠绕机的控制主机内,上述缠绕成型工艺参数包括需缠绕干纱缠绕成型体(2)纵向缠绕与环向缠绕的层数和纵向缠绕的缠绕角度;实际缠绕过程中,所述控制主机根据所输入的缠绕成型工艺参数且通过内部预先编制的控制程序对缠绕机机头进行自动控制对所述缠绕机机头的缠绕方向、缠绕速度和缠绕时间进行相应控制。
5.按照权利要求1或2所述的一种用于压力容器的干纱缠绕成型方法,其特征在于:步骤一中所述的常规清洗剂为乙醇、丙酮或乙酸乙酯溶剂。
6.按照权利要求1或2所述的一种用于压力容器的干纱缠绕成型方法,其特征在于:步骤二中所述的纤维为碳纤维、芳纶纤维、PBO纤维或超高分子量聚乙烯纤维。
7.按照权利要求1或2所述的一种用于压力容器的干纱缠绕成型方法,其特征在于:步骤一和步骤四中所述的胶粘剂为聚氨酯树脂、环氧树脂或不饱和聚酯胶粘剂。
8.按照权利要求1或2所述的一种用于压力容器的干纱缠绕成型方法,其特征在于:步骤三中所述端口部捆扎固定的位置与压力容器内胆(1)的端口与其筒段之间的连接部分一致。
9.按照权利要求1或2所述的一种用于压力容器的干纱缠绕成型方法,其特征在于:步骤二中所述的由纵向缠绕方式逐渐过渡至环向缠绕方式的缠绕过渡过程和由环向缠绕方式逐渐过渡至纵向缠绕方式的缠绕过渡过程中,以手工辅助的方式对纤维干纱的缠绕方向逐渐进行转换实现平缓过渡以避免发生滑纱。
CN 201010615932 2010-12-30 2010-12-30 一种用于压力容器的干纱缠绕成型方法 Expired - Fee Related CN102135178B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201010615932 CN102135178B (zh) 2010-12-30 2010-12-30 一种用于压力容器的干纱缠绕成型方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201010615932 CN102135178B (zh) 2010-12-30 2010-12-30 一种用于压力容器的干纱缠绕成型方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102135178A CN102135178A (zh) 2011-07-27
CN102135178B true CN102135178B (zh) 2013-01-23

Family

ID=44295050

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 201010615932 Expired - Fee Related CN102135178B (zh) 2010-12-30 2010-12-30 一种用于压力容器的干纱缠绕成型方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102135178B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103216725B (zh) * 2013-04-12 2015-04-08 南京航空航天大学 一种复合材料压力容器的设计方法
CN104476781A (zh) * 2014-11-19 2015-04-01 湖北三江航天红阳机电有限公司 一种金属内衬环形复合气瓶的制备方法
CN109968686B (zh) * 2019-05-13 2024-05-03 哈尔滨玻璃钢研究院有限公司 一种复合材料缠绕装置及装配方法
CN111875401B (zh) * 2020-07-24 2022-05-13 西安超码科技有限公司 一种缠绕成型高强高纯炭/炭复合材料回转体的制备方法
CN112460464B (zh) * 2020-10-27 2021-12-21 江苏国富氢能技术装备股份有限公司 一种基于纤维缠绕工艺的高压储氢容器的设计方法
CN112856210A (zh) * 2020-12-30 2021-05-28 新启时代(北京)材料科技有限公司 一种防爆裂塑料内胆复合材料储罐及其制作方法
CN113290887A (zh) * 2021-04-27 2021-08-24 哈尔滨理工大学 一种紫外光固化复合材料压力容器及成型方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1948818A (zh) * 2006-11-06 2007-04-18 哈尔滨工业大学 Pbo纤维与碳纤维混杂复合材料高压储氢气瓶及制备方法
EP1520683B1 (en) * 2003-10-01 2008-02-27 Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha Pressure container manufacturing method
CN100548633C (zh) * 2002-09-17 2009-10-14 三菱丽阳株式会社 复合材料压力容器或管状体以及复合材料中间体
CN201647750U (zh) * 2010-02-22 2010-11-24 王景山 一种给环形芯轴缠绕碳素纤维纱的设备
CN101914745A (zh) * 2010-07-20 2010-12-15 哈尔滨工业大学 采用电弧喷涂制备ZnAl合金内衬复合材料压力容器的方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100548633C (zh) * 2002-09-17 2009-10-14 三菱丽阳株式会社 复合材料压力容器或管状体以及复合材料中间体
EP1520683B1 (en) * 2003-10-01 2008-02-27 Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha Pressure container manufacturing method
CN1948818A (zh) * 2006-11-06 2007-04-18 哈尔滨工业大学 Pbo纤维与碳纤维混杂复合材料高压储氢气瓶及制备方法
CN201647750U (zh) * 2010-02-22 2010-11-24 王景山 一种给环形芯轴缠绕碳素纤维纱的设备
CN101914745A (zh) * 2010-07-20 2010-12-15 哈尔滨工业大学 采用电弧喷涂制备ZnAl合金内衬复合材料压力容器的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102135178A (zh) 2011-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102135178B (zh) 一种用于压力容器的干纱缠绕成型方法
CN104913185B (zh) 玄武岩纤维及碳纤维混杂复合材料压缩天然气气瓶及制备
US20150292677A1 (en) Method of manufacturing a compressed gas cylinder
JP2019507851A (ja) ポールキャップ強化された圧力容器
CN104015345B (zh) 超高压复合材料气瓶缠绕成型工艺方法
CN103331919B (zh) 一种高刚度、高强度罐体的制备方法
CN104908331B (zh) 纤维增强复合物、部件和方法
CN115143386B (zh) 一种无内衬深冷高压储氢气瓶制备方法
CN102261193B (zh) 一种输电线路用复合材料横担及其制备方法
CN111720631A (zh) 一种高环刚度的拉缠frp管及其制备方法
CN106672455A (zh) 一种玻璃纤维制双层油罐及其制备方法和专用装置
CN104085117A (zh) 一种适用于钢-连续纤维复合筋的制备方法
EP3370956B1 (en) Thermoplastic composite in-situ melt processing method for composite overwrapped tools
CN101698326A (zh) 树脂传递模塑工艺用纤维增强预成型体及其复合材料构件及制备方法
CN104339664B (zh) 一种汽车吊车用碳纤维复合材料吊臂的制备方法
CN115095789A (zh) 一种无内衬深冷高压储氢气瓶及其制备装置
CN103707561B (zh) 一种夹芯层复合材料灯杆及其快速成型方法
CN201950820U (zh) 带有轴向纤维的复合材料管的制备装置
CN105437571A (zh) 一种玻璃钢筒体制备装置
CN103485570B (zh) 一种内加筋复合材料杆塔及其制备方法
CN114919204A (zh) 一种含短切碳纤维增强的储氢罐缠绕成型方法
CN102241140A (zh) 风机叶片内包边模具加固工艺
CN101905532A (zh) 一种使用大丝束碳纤维制造压力容器的方法
CN102022589A (zh) 带有轴向纤维的复合材料管的制备方法及装置
JP2021187094A (ja) 高圧タンクの製造方法

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
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: 20130123