CN102839437B - 一种复合材料组合式离心缸 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合材料组合式离心缸，属一种用于纺织行业的离心缸，包括缸体与底座，且缸体置于底座上方，所述的底座为铝合金底座，且缸体上设置有多个排液孔；所述的缸体为玄武岩纤维、玻璃纤维或碳纤维当中的任意一种或几种浸渍树脂缠绕固化而成；所述的缸体与底座为整体式。本发明所提供的一种复合材料组合式离心缸制作工艺简单，生产成低，其优异的耐腐蚀性也延长了其使用寿命，综合使用成本低，且应用范围广阔。

Description

一种复合材料组合式离心缸

技术领域

本发明涉及一种用于纺织行业的离心缸，更具体的说，本发明主要涉及一种复合材料组合式离心缸。

背景技术

离心缸是一种用于纺织行业，人造长丝湿法纺丝成型或脱水的纺织配件，主要在半连续纺织机上应用。现有的离心缸主要分为铝合金离心缸、碳纤维离心缸、玻璃纤维离心缸和工程塑料离心缸；而目前半连续离心纺丝机上一直沿用的是铝合金离心缸，其缸体由铝合金构成，其具有良好的动平衡性，在长期的酸性环境下，离心缸缸体的腐蚀严重，消耗过大，成本投入高。而玻璃纤维离心缸一般由缸体和底座构成，缸体用玻璃纤维缠绕而成，并用不饱和树脂固化成型，底座为纤维复合材料模压成型。其虽然看似解决了铝合金缸体的酸性腐蚀问题，但是其仍然存在三大问题，一是底座使用复合材料内嵌金属件模压成型。这种底座重量大且耐腐蚀性差，理应玻璃纤维离心缸重量较铝合金轻，但实际上还偏重，动平衡性较差；二是树脂及纤维的结合力差，树脂和纤维的耐腐蚀性差；三是使用寿命相对短，综合使用成本还是偏高。而工程塑料离心缸其缸体为工程塑料，缸体的连接端嵌入式设置与锭盘轴连接的金属连接件，虽然其可一体成型生产成本较低，但由于工程塑料的抗扭转力差，同时强度低，不能适应高速旋转，在实际生产中还没有使用。基于现有技术中的玻璃纤维离心缸以及铝合金离心缸所存在的问题，有必要针对离心缸的材质以及其耐腐蚀性做进一步的改进。

发明内容

本发明的目的之一在于解决上述不足，提供一种复合材料组合式离心缸，以期望解决现有技术中离心缸缸体的耐腐蚀性较差，或在提升耐腐蚀性后动平衡性受到影响，使用成本高等技术问题。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

本发明一方面提供了一种复合材料组合式离心缸，包括缸体与底座，且缸体置于底座上方，所述的底座为铝合金底座，且缸体上设置有多个排液孔；所述的缸体为玄武岩纤维、玻璃纤维或碳纤维当中的任意一种或几种浸渍树脂缠绕固化而成；所述的缸体与底座为整体式。

作为优选，进一步的技术方案是：所述的树脂的主要成分是环氧树脂或乙烯基树脂。

更进一步的技术方案是：所述的树脂中还包括固化剂、促进剂与增韧剂。

更进一步的技术方案是：所述的树脂中还包括固化剂、促进剂与低收缩剂。

更进一步的技术方案是：所述的多个排液孔设置在缸体的顶部附近、以及其与底座的接触面附近，且在缸体上呈环向均匀分布；所述的底座与缸体的径向截面呈圆形。

本发明另一方面还提供了上述复合材料组合式离心缸的制造方法，所述的方法至少包括以下步骤：

步骤A、底座加工，采用铝合金材质的原料加工或铸造而成；

步骤B、纤维浸胶缠绕，采用玄武岩纤维、玻璃纤维或碳纤维当中的任意一种浸渍树脂后，以底座为基础进行缠绕形成离心缸粗胚；

步骤C、将步骤B中形成的离心缸粗胚经过两次固化后，再经过机加工打磨即获得离心缸成品。

作为优选，进一步的技术方案是：所述步骤A中的底座经切割和表面车床加工处理而成。

更进一步的技术方案是：所述步骤B中采用的树脂中包括100至300份环氧树脂、5至100份固化剂、0至10份促进剂、0至30份增韧剂和0至30份填料。

更进一步的技术方案是：所述步骤B中采用的树脂中包括100至300份乙烯基树脂、0.2至5份固化剂、0.2至5份促进剂、0至20份低收缩剂和0至30份填料。

更进一步的技术方案是：所述步骤C中离心缸粗胚经过两次固化中第一次固化为将离心缸粗胚置于5至35摄氏度的环境中0.1至72小时；第二次固化为将经第一次固化后的离心缸粗胚置于50至150摄氏度的环境中0.1至48小时。

与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：通过采用领域中应用的比较成熟、且动平衡性优异的铝合金加工成离心缸的底座，并采用环氧树脂或乙烯基树脂等抗腐蚀性能优异的基体树脂浸渍纤维，且通过浸渍后的两次固化降低了离心缸的内应力，进一步提升离心缸的动平衡性，并且将离心缸上端及下端的排液孔均设置在纤维复合材料的缸体上，大大降低了酸性环境对排液孔的腐蚀破坏性。同时本发明所提供的一种复合材料组合式离心缸制作工艺简单，生产成低，其优异的耐腐蚀性也延长了其使用寿命，综合使用成本低，且应用范围广阔。

附图说明

图1为用于说明本发明一个实施例的结构示意图；

图2为图1的A-A剖面图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步阐述。

图1及图2示出了本发明的结构示意图，参考图1、图2所示，本发明的一个实施例是一种复合材料组合式离心缸，包括缸体1与底座2，且缸体1置于底座2上方，所述的底座2为铝合金底座2，且缸体1上设置有多个排液孔3；所述的缸体1为玄武岩纤维、玻璃纤维或碳纤维当中的任意一种或几种浸渍树脂缠绕固化而成，确切的说，缸体1的材质可以为前述一种纤维，也可以为前述的几种纤维复合浸渍树脂缠绕固化而成；并且前述缸体1与底座2为整体式。

在上述实施例的基础上，本发明用于解决技术问题优选的实施例是将上述的多个排液孔3设置在缸体1的顶部附近、以及其与底座2的接触面附近，且在缸体1上呈环向均匀分布；所述的底座2与缸体1的径向截面呈圆形。

上述的树脂是纤维缠绕固化离心缸缸体1的关键辅料，发明人经过实现，发现针对上述不同的纤维材料，需要不同类型和配比的树脂来予以辅助，在本实施例中，以环氧树脂与乙烯基树脂为例进行说明，并将它们分别作为不同纤维浸渍的基体树脂：

当缠绕纤维全部或大部分为碳纤维时，最好采用环氧树脂作为其基体树脂，并视具体情况在基体树脂中加入固化剂、促进剂、增韧剂以及填料；而其成分配比的范围为环氧树脂100至300份、固化剂5至100份、促进剂0至10份、增韧剂0至30份和填料0至30份。当缠绕纤维全部或大部分为玄武岩纤维或玻璃纤维时，最好采用乙烯基树脂作为其基体树脂，并在基体树脂中加入固化剂、促进剂与低收缩剂；而其成分配比的范围为乙烯基树脂100至300份、固化剂0.2至5份、促进剂0.2至5份、低收缩剂0至20份和填料0至30份。

而上述实施例中的树脂配比在其实际操作中的误差范围均包含在上述配比的范围内，而发明人在实验过程中，认为如下表所示的树脂配比在被复合纤维浸渍后再进行缠绕固化的效果较好，可视为是本发明较上述实施例来说另一个或多个优选的实施例：

上述配比仅为本发明实施时的优选配比，根据上述的配比与上述本发明一个基础实施例中所记载的原理，同样可将玄武岩与玻璃纤维的基体树脂更换为环氧树脂，并将其上述配比中的低收缩剂替换为增韧剂。同时上述的复合纤维材料在浸渍树脂后，其复合纤维的含量为离心缸缸体1总重量的60%至85%，树脂含量为离心缸缸体1的15%至40%；且复合纤维与树脂的含量随基体树脂与复合纤维类型和种类的不同，在前述的重量百分比范围内波动。

本发明的另一个实施例是与上述实施例中复合材料组合式离心缸的制造方法，并且该方法按照如下的步骤进行：

步骤A、底座2加工，采用铝合金材质的原料加工或铸造而成；

步骤B、纤维浸胶缠绕，采用玄武岩纤维、玻璃纤维或碳纤维当中的任意一种浸渍树脂后，以底座2为基础进行缠绕形成离心缸粗胚；

步骤C、将步骤B中形成的离心缸粗胚经过两次固化后，再经过机加工打磨即获得离心缸成品。

在上述实施例的基础上，步骤A中底座2可以采用铝合金板材经切割和表面车床加工处理而成，具体的形状可参考图1与图2所示。

且正如上述实施例所提到的，若采用复合纤维中大部分是玻璃纤维或碳纤维，那么步骤B中采用的树脂中包括100至300份环氧树脂、5至100份固化剂、0至10份促进剂、0至30份增韧剂和0至30份填料。若采用复合纤维中大部分是玄武岩纤维，那么步骤B中采用的树脂中包括100至300份乙烯基树脂、0.2至5份固化剂、0.2至5份促进剂、0至20份低收缩剂和0至30份填料。

本发明上述所提到的固化剂又名硬化剂、熟化剂或变定剂，是一类增进或控制固化反应的物质或混合物；促进剂是一种与催化剂或固定剂并用时，可以提高反应速率的微量物质；增韧剂（toughener）是一类能增加胶黏剂膜层柔韧性的物质；低收缩添加剂/低轮廓添加剂是在复合材料生产过程中尤其是SMC/BMC（片状模塑料/团状模塑料）以及拉挤等连续化、自动化生产过程中，一种非常重要的关键原材料；而填料则为可作为固体填充作用的任意物料。前述的各类添加剂在本领域或相关领域内已普遍应用，对于其具体形态与化学性质，此处不多作介绍。

另外，上述实施例中步骤C中离心缸粗胚经过两次固化中第一次固化为将离心缸粗胚置于5至35摄氏度的环境中0.1至72小时；第二次固化为将经第一次固化后的离心缸粗胚置于50至150摄氏度的环境中0.1至48小时。，具体可根据浸渍缠绕后的固化具体的情况进行选择，而发明人所进行的固化实验中的优选温度和时间如下表所示，可视为是本发明基于上述固化时间和温度的优选实施例：

另外还需要说明的是，在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”、等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。

尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (4)

1.一种复合材料组合式离心缸，所述的离心缸包括缸体(1)与底座(2)，且缸体(1)置于底座(2)上方，所述的底座(2)为铝合金底座(2)，且缸体(1)上设置有多个排液孔(3)；所述的缸体(1)为玄武岩纤维、玻璃纤维或碳纤维当中的任意一种浸渍树脂缠绕固化而成；所述的缸体(1)与底座(2)为整体式，其特征在于：所述离心缸至少由以下步骤制成：

步骤A、底座(2)加工，采用铝合金材质的原料加工而成；

步骤B、纤维浸胶缠绕，采用玄武岩纤维、玻璃纤维或碳纤维当中的任意一种浸渍树脂后，以底座(2)为基础进行缠绕形成离心缸粗胚；

步骤C、将步骤B中形成的离心缸粗胚经过两次固化后，再经过机加工打磨即获得离心缸成品；所述步骤C中离心缸粗胚经过两次固化中第一次固化为离心缸粗胚置于5至35摄氏度的室温环境中0.1至72小时；第二次固化为将经第一次固化后的离心缸粗胚置于50至150摄氏度的环境中0.1至48小时；以降低离心缸的内应力，进一步提升离心缸的动平衡性。

2.根据权利要求1所述的复合材料组合式离心缸，其特征在于：所述步骤A中的底座(2)经切割和表面车床加工处理而成。

3.根据权利要求1所述的复合材料组合式离心缸，其特征在于：所述步骤B中采用的树脂中包括100至300份环氧树脂、5至100份固化剂、0至10份促进剂、0至30份增韧剂和0至30份填料。

4.根据权利要求1所述的复合材料组合式离心缸，其特征在于：所述步骤B中采用的树脂中包括100至300份乙烯基树脂、0.2至5份固化剂、0.2至5份促进剂、0至20份低收缩剂和0至30份填料。