CN103231508B - 一种连续纤维缠绕增强热塑性管的制作方法及缠绕装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种连续纤维缠绕增强热塑性管的制作方法及缠绕装置，属于管道生产技术领域。它解决了现有的连续纤维缠绕增强热塑性管在制备过程中容易造成连续纤维的二次损伤产生毛羽或断裂，降低了连续纤维的性能，制备的管道外壁的光滑性以及管道的结实性差、强度性能不稳定的问题。本连续纤维缠绕增强热塑性管的制作方法包括以下步骤：A、装夹部件；B、旋转缠绕及加热；C、重复上述步骤B；D、冷却及脱模。本连续纤维缠绕增强热塑性管制作方法采用成型后的连续纤维带通过缠绕装置直接缠绕，无需挤出浸渍，不会造成二次损伤产生毛羽，也不会出现纤维的断裂，保证了连续纤维的性能和强度，制备的管道强度、刚度、抗冲击性能、韧性均较好。

Description

一种连续纤维缠绕增强热塑性管的制作方法及缠绕装置

技术领域

本发明属于管道生产技术领域，涉及一种连续纤维缠绕增强热塑性管的制作方法及缠绕装置。

背景技术

塑料管道主要分为热塑性塑料管道和热固性塑料管道。热塑性塑料是指能在特定的温度范围内，能反复加热软化和冷却变硬的塑料，热塑性管道种类很多，如PE管、PVC管、PP管等。热塑性管道具有易回收、抗冲击能力强、断裂韧性好、成型周期短、生产效率高等特点，但其强度和弹性模量低，难以适应大口径、高刚度和高压力的要求。而热固性塑料是指在受热或其他条件下能固化或具有不熔特性的塑料，热固性管道的典型代表就是玻璃纤维增强塑料管，俗称玻璃钢，是采用玻璃纤维增强热固性的不饱和聚酯树脂、环氧树脂等而成的。热固性管道因为有长纤维缠绕增强，从而具有高强度和较高的弹性模量，能够适应于大口径、高刚度和较高压力的要求，但其生产过程中有一定的污染且很难回收，对环境影响大，抗冲击性能较差。在当前的市场上，大口径、高压力的管道主要以热固性为主，小口径、低压力的管道主要以热塑性为主。

因为热固性树脂在常温下便可具有较强的流动性，易与玻璃纤维结合，工艺性能好，而热塑性则必须在高温下才能具有一定的流动性，很难与纤维直接结合，工艺性能差。因此，目前的管道市场上大都是纤维增强热固性管道，而很少有纤维增强热塑性管道。但热固性管道由于其生产过程中具有一定的污染且不可回收，不符合当代社会绿色环保的概念，如何生产高强度、高弹性模量以及可回收再利用的纤维增强热塑性管道成为了当前管道生产研究的热点。

如中国专利申请（申请号：201210152580.7）公开了一种连续长纤维缠绕增强热塑性管的制作工艺，包括如下步骤：1）由挤塑机的内衬层挤出口直接将热塑性材料呈带状挤出后在圆柱形的迷局上缠绕形成一层管道内衬层；2）连续长纤维纱团牵引出的连续长纤维经过导丝头处加热处理后进入结构层挤出口与熔融的热塑性材料相结合浸透后缠绕到管道内衬层外形成管道结构层；外保护层挤出口将熔融的热塑性材料呈带状挤出后再管道结构层外形成一层管道外保护层；3）管道内衬层、结构层和外保护层固化后，将模具取出。上述的制备工艺虽然能够用于生产连续纤维增强热塑性管道，但其仍存在着以下缺陷：1、由于热塑性塑料分子量高，流动性差，在挤出过程中如果对纤维浸渍不良，则制备的管道中容易出现类似于铸造过程中产生的沙眼，影响管道外壁的光滑性以及管道的结实性。2、在生产过程中，由于热塑性材料流动性差，连续纤维在加热的挤出浸渍模头中容易摩擦造成二次损伤产生毛羽，连续纤维的性能降低，影响产品的性能。3、在生产过程中，连续纤维容易断裂，而纤维的断裂不仅很难再接上，而且就算接上了也无法弥补纤维的强度损伤，制成的管道的强度性能也较不稳定。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种种连续纤维缠绕增强热塑性管的制作方法及缠绕装置，其所要解决的技术问题是：现有的连续纤维缠绕增强热塑性管制作工艺在制备过程中容易造成连续纤维的二次损伤产生毛羽或断裂，降低了连续纤维的性能，制备的管道外壁的光滑性以及管道的结实性差、强度性能不稳定。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种连续纤维缠绕增强热塑性管的制作方法，其特征在于，本方法包括以下步骤：

A、装夹部件:模芯设置在缠绕装置上；成卷的连续纤维带定位在张紧装置上；连续纤维带依次穿过张紧装置和加热件的加热区域与模芯相联接；

B、旋转缠绕及加热：采用缠绕装置驱动模芯旋转使连续纤维带沿模芯一端部轴向螺旋延伸至另一端部后剪断；再通过缠绕装置驱动模芯反向旋转使连续纤维带沿模芯另一端部轴向螺旋延伸至模芯的一端部，剪断；在连续纤维螺旋延伸过程中采用加热件至少加热连续纤维带的粘贴面并加热至熔化；

C、重复上述步骤B；热塑性管的径向至少有两层连续纤维带；

D、冷却及脱模：待冷却定型后进行脱模。

本连续纤维缠绕增强热塑性管制作方法，可用于加工具有内衬层、结构层和外保护层的三层结构管道。内衬层为已经挤出成型的热塑性塑料管道，套设在模芯上。内衬层的材料为PP（高聚物聚丙烯）、PE（高密度聚乙烯）、尼龙等热塑性材料。生产时，连续纤维带依次穿过张紧装置和加热件的加热区域与内衬层熔融连接，采用缠绕装置驱动模芯旋转并沿其轴线方向移动，使得连续纤维带轴向螺旋缠绕在内衬层上，缠绕一周后剪断；再通过缠绕装置驱动模芯反向旋转并沿其轴线方向往回移动，使得连续纤维带螺旋缠绕上述已熔融在内衬层表面的连续纤维带层上，剪断并重复上述步骤，缠绕过程中采用加热件至少加热连续纤维带的粘贴面至熔融，形成结构层。热塑性管的径向至少有两层连续纤维带；可根据实际管道生产的需求来设定连续纤维带缠绕的层数，只需重复上述步骤即可。之后再通过模头挤出热塑性塑料覆盖连续纤维带所形成的管到的外保护层，然后待冷却定型后进行脱模，便形成连续纤维缠绕增强热塑性管。本连续纤维缠绕增强热塑性管制作方法，也可用于加工具有内衬层和结构层的两层结构管道，内衬层也为已经挤出成型的热塑性塑料管道，套设在模芯上。本连续纤维缠绕增强热塑性管制作方法，还可用于生产只有结构层的大口径管道，即生产时，连续纤维带直接在模芯上缠绕熔融形成管道；装夹时，连续纤维带与模芯之间通过双面胶粘贴，也可卡设在模芯上的卡口机构上。本连续纤维缠绕增强热塑性管制作方法可用于加工多种结构的连续纤维缠绕增强热塑性管，通用性较佳。

本连续纤维缠绕增强热塑性管制作方法在缠绕过程中还采用压轮帮助滚压熔融的连续纤维带使其与管道面充分接触，保持表面的光滑性，更有利于多层连续纤维带的重复缠绕，制备的管道中不会产生气泡，管道外壁的光滑性以及管道的结实性均较好。同时，本连续纤维缠绕增强热塑性管制作方法采用成型后的连续纤维带直接缠绕，无需挤出浸渍，不会摩擦造成二次损伤产生毛羽，也不会出现纤维的断裂，保证了连续纤维的性能和强度不会降低，制备的管道强度、刚度、抗冲击性能、韧性均较好。

在上述的连续纤维缠绕增强热塑性管制作方法中，所述的步骤A中连续纤维带通过张紧装置张紧后的张紧力为10N～35N。连续纤维带的张紧力过小，会导致连续纤维带绕模芯缠绕后较为宽松，各层纤维带之间容易产生间隙，熔融的效果较差，从而影响成型后管道的性能。连续纤维带的张紧力过大，在缠绕过程中连续纤维带被扯紧，由于其本身具有较好的韧性，缠绕成型后容易收缩，从而会影响管道的性能。连续纤维带的张紧力在本申请的范围内，连续纤维带缠绕后熔融的效果最佳，也不会产生间隙和收缩，制备的管道的性能最佳。

在上述的连续纤维缠绕增强热塑性管制作方法中，所述的步骤B中连续纤维带螺旋缠绕的角度与连续纤维带的宽度之间的关系为：其中：A为连续纤维带螺旋缠绕的角度；d为连续纤维带的宽度；D为所要制备的热塑性管的直径；n为连续纤维带的根数。连续纤维带螺旋缠绕的角度与宽度之间的关系为：时，缠绕后相邻连续纤维带之间产生的间隙最小，制备的管道的强度和性能最佳。在采用本申请的制作方法制备连续纤维缠绕增强热塑性管的过程中，可以是一根连续纤维带螺旋缠绕在模芯或内衬层上，也可以是多根连续纤维带一同螺旋缠绕在模芯或内衬层上，制备过程中可根据需要制备的管道的性能以及用途需求来选择。

在上述的连续纤维缠绕增强热塑性管制作方法中，所述的步骤B中连续纤维带的缠绕速度为2m/min～20m/min。缠绕的速度过快，连续纤维带经加热件加热的时间较短，缠绕过程中熔融的效果较差，从而影响成型后管道的性能。缠绕的速度过慢，连续纤维带经加热件加热后易冷却，缠绕过程中熔融的效果不佳，会影响成型后管道的性能。缠绕的速度在本申请的范围内，连续纤维带缠绕后能够很好的熔融在一起，成型后管道的性能和强度均较佳。

在上述的连续纤维缠绕增强热塑性管制作方法中，所述的步骤B中电热件加热的温度为450～750℃。加热的温度过低，连续纤维带在缠绕过程中未能完全的溶化，熔融的效果欠佳，影响成型后管道的性能。加热的温度过高，对加热件的性能等要求较高，成本较贵，同时也不易控制。加热的温度在本申请的范围内，连续纤维带在缠绕过程中能够很好的熔融在一起，成型后管道的性能较佳，同时对加热件的要求也相对较低，成本也较低，经济效益也较好，适合批量化生产。

在上述的连续纤维缠绕增强热塑性管制作方法中，所述的加热件还对管层外表面进行加热。加热件不仅对连续纤维带的粘贴面进行加热至溶化，还对连续纤维带缠绕形成的管层外表面进行加热，使得其熔融的效果更佳，成型后管道的性能更好。

在上述的连续纤维缠绕增强热塑性管制作方法中，所述的步骤B中加热件为激光加热器、陶瓷红外加热器和/或不锈钢加热器。本连续纤维缠绕增强热塑性管在制作过程中，连续纤维带在缠绕的过程中可直接采用激光加热器、陶瓷红外加热器或不锈钢加热器进行加热至熔融。本连续纤维缠绕增强热塑性管在制作过程中，也可以将连续纤维带先穿过激光加热器、陶瓷红外加热器或不锈钢加热器的加热区域进行预热，缠绕的过程中再采用激光加热器、陶瓷红外加热器或不锈钢加热器进行加热至熔融。

一种用于生产连续纤维缠绕增强热塑性管的缠绕装置，包括基座、移动架和夹具；所述的夹具定位在移动架上；上述的加热件设置在基座上；所述的移动架上固定有能驱动夹具转动的电机一；所述的模芯能固定在夹具上；所述的基座上设有能够使移动架上沿模芯轴线方向做来回直线运动的导向件；所述的移动架与基座之间通过导向件相连接；所述的基座上还设有能够驱动移动架运动的驱动机构。

本缠绕装置运行时，模芯固定在夹具上，通过电机一驱动模芯转动，通过驱动机构和导向件的配合作用，驱动移动架沿模芯的轴线方向做来回直线运动，从而实现连续纤维沿模芯轴向来回螺旋延伸缠绕在模芯上，缠绕的过程中并通过设置在基座上的加热件对连续纤维带进行加热至熔融形成管道。本缠绕装置结构较为简单，使用时通过控制电机的转速能够调整连续纤维带的缠绕速度，操作也较为简便。

在上述的用于生产连续纤维缠绕增强热塑性管的缠绕装置中，所述的导向件为设置在基座上的直线滑轨；所述的直线滑轨的延伸方向与模芯的轴线方向相同；所述的移动架上设有滑轮，所述的滑轮穿设在直线滑轨内。通过滑轮与直线滑轨的配合作用，使得移动架能够沿着模芯轴线方向运动。本缠绕装置的导向件也可以为滑槽，移动架后是哪个设有滑块，通过滑块与滑槽的配合作用能够实现移动架能够沿着模芯轴线方向运动。

在上述的用于生产连续纤维缠绕增强热塑性管的缠绕装置中，所述的驱动机构包括电机二和丝杆丝母组件；所述的电机二固定在基座上；所述的丝杆丝母组件中的丝杆一端定位在移动架上，另一端与电机二的转轴相连接。电机二运行时，通过丝杆与丝母的配合作用将电机二转轴的旋转运动转化为直线运动，从而推动移动架沿着直线滑轨运动。本缠绕装置还设有变频器和导向开关，导向开关设置在直线滑轨的两端，当移动架沿直线滑轨的一端运动到另一端时，移动架的滑轮触发导向开关，通过变频器控制电机二反转，实现移动架往回运动。

在上述的用于生产连续纤维缠绕增强热塑性管的缠绕装置中，所述的驱动机构包括油缸和推杆；所述的油缸固定在基座上；所述的推杆一端与油缸相连接，另一端与移动架相连接。本缠绕装置还设有变频器和导向开关，导向开关设置在直线滑轨的两端。运行时，通过油缸进给推动推杆运动，从而推动与之相连接的移动架沿着直线滑轨运动；当移动架沿直线滑轨的一端运动到另一端时，移动架的滑轮触发导向开关，通过变频器控制油缸往回拉动推杆，实现移动架的往回运动。

与现有技术相比，本连续纤维缠绕增强热塑性管制作方法具有以下优点：

1、采用成型后的连续纤维带直接缠绕，无需挤出浸渍，不会摩擦造成二次损伤产生毛羽，也不会出现纤维的断裂，保证了连续纤维的性能和强度不会降低，制备的管道强度、刚度、抗冲击性能、韧性均较好。

2、连续纤维带螺旋缠绕的角度与连续纤维带的宽度经过精密计算，缠绕后相邻连续纤维带之间产生的间隙小，制备的管道性能好；同时制备时还可选择一根或多根连续纤维带一同缠绕，可根据不同需求来选择，较为方便。

3、缠绕过程中还采用压轮帮助滚压熔融的连续纤维带与管道面充分接触，保持表面的光滑性，使得多层连续纤维带的重复缠绕更为的方便，制备的管道中不会产生气泡，管道外壁的光滑性以及管道的结实性均较好。

4、可用于加工多种结构的连续纤维缠绕增强热塑性管，通用性较佳，操作也较为方便，适合批量化生产，经济效益较佳。

本用于生产连续纤维缠绕增强热塑性管的缠绕装置具有以下优点：能够自动控制移动架沿模芯轴线方向做来回直线运动和夹具的转动，实现连续纤维带在模芯上的来回缠绕，操作简便，结构也较为简单，适用于各种连续纤维缠绕增强热塑性管的生产，通用性较好。

附图说明

图1是实施例九本用于生产连续纤维缠绕增强热塑性管的缠绕装置的结构示意图。

图2是实施例九本用于生产连续纤维缠绕增强热塑性管的缠绕装置的俯视图。

图3是实施例十本用于生产连续纤维缠绕增强热塑性管的缠绕装置的结构示意图。

图4是实施例十本用于生产连续纤维缠绕增强热塑性管的缠绕装置的俯视图。

图中，1、基座；2、移动架；3、夹具；4、模芯；5、电机一；6、直线滑轨；7、电机二；8、油缸；9、推杆。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例一

本实施例主要用于制备具有内衬层、结构层和外保护层三层结构的连续纤维缠绕增强热塑性管道，其具体工艺过程如下：

首先，装夹部件:将模芯4设置在缠绕装置的夹具3上，内衬层为采用PP（高聚物聚丙烯）材料制成且已经挤出成型的热塑性塑料管道，套设在模芯4上，成卷的连续纤维带定位在张紧装置上，再将连续纤维带依次穿过张紧装置和陶瓷红外加热器的加热区域与内衬层熔融连接，控制连续纤维带通过张紧装置张紧后的张紧力为10N～35N。

其次，旋转缠绕及加热：采用缠绕装置驱动模芯4旋转并沿其轴线方向移动，使得连续纤维带沿模芯4一端部轴向螺旋延伸至另一端部，从而螺旋缠绕在内衬层上，控制连续纤维带的缠绕速度为2m/min～15m/min，缠绕的角度与连续纤维带的宽度之间的关系为：其中：A为连续纤维带螺旋缠绕的角度；d为连续纤维带的宽度；D为所要制备的热塑性管的直径；n为连续纤维带的根数。缠绕过程中采用陶瓷红外加热器至少加热连续纤维带的粘贴面并加热至熔化，加热的温度为550～700℃，使其熔融在内衬层表面，同时还采用压轮帮助滚压熔融的连续纤维带使其与内衬层表面充分接触，缠绕一周后剪断。然后将剪断后的连续纤维带熔融在上述缠绕形成的连续纤维带层上，再通过缠绕装置驱动模芯4反向旋转并沿其轴线方向往回移动，使得连续纤维带沿模芯4另一端部轴向螺旋延伸至模芯4的一端部，从而螺旋缠绕在上述已熔融在内衬层表面的连续纤维带层上，控制连续纤维带的缠绕速度为4m/min～15m/min。缠绕过程中同样采用陶瓷红外加热器至少加热连续纤维带的粘贴面并加热至熔化，加热的温度为550～700℃，使其与已熔融在内衬层表面的连续纤维带层熔融在一起，并采用压轮帮助滚压熔融的连续纤维带使其充分接触。然后剪断并重复上述步骤，形成结构层且结构层包括有至少两层连续纤维带。结构层成型之后再通过模头挤出热塑性塑料覆盖连续纤维带所形成的管到的外保护层。

最后，进行冷却及脱模：即待冷却定型后进行脱模，便形成具有内衬层、结构层和外保护层三层结构的连续纤维缠绕增强热塑性管。所制备的管道不会产生气泡，管道外壁的光滑性以及管道的结实性均较好，连续纤维不会出现损伤或断裂，管道的整体管道强度、刚度、抗冲击性能、韧性均较佳。

实施例二

本实施例主要用于制备具有内衬层、结构层和外保护层三层结构的连续纤维缠绕增强热塑性管道，其具体制备工艺与实施例一基本相同，其不同之处在与：内衬层为采用PE（高密度聚乙烯）材料制成且已经挤出成型的热塑性塑料管道，制备过程中控制连续纤维带的缠绕速度为5m/min～20m/min，缠绕过程中采用不锈钢加热器加热，加热的温度为450～600℃。所制备的管道不会产生气泡，管道外壁的光滑性以及管道的结实性均较好，连续纤维不会出现损伤或断裂，管道的整体管道强度、刚度、抗冲击性能、韧性均较佳。

实施例三

本实施例主要用于制备具有内衬层、结构层和外保护层三层结构的连续纤维缠绕增强热塑性管道，其具体制备工艺与实施例一基本相同，其不同之处在与：内衬层为采用尼龙材料制成且已经挤出成型的热塑性塑料管道，制备时采用3根连续纤维带并排一同螺旋缠绕在内衬层上，连续纤维带穿过张紧装置后先经过不锈钢加热器进行预热，预热的温度为450～500℃，缠绕过程中再采用陶瓷红外加热器加热，加热的温度为700～750℃，控制连续纤维带的缠绕速度为3m/min～18m/min。所制备的管道不会产生气泡，管道外壁的光滑性以及管道的结实性均较好，连续纤维不会出现损伤或断裂，管道的整体管道强度、刚度、抗冲击性能、韧性均较佳。

实施例四

本实施例主要用于制备具有内衬层和结构层两层结构的连续纤维缠绕增强热塑性管道，其具体工艺过程如下：

首先，装夹部件:将模芯4设置在缠绕装置的夹具3上，内衬层为采用PP（高聚物聚丙烯）材料制成且已经挤出成型的热塑性塑料管道，套设在模芯4上，成卷的连续纤维带定位在张紧装置上，再将连续纤维带依次穿过张紧装置和不锈钢加热器的加热区域与内衬层熔融连接，控制连续纤维带通过张紧装置张紧后的张紧力为10N～35N。

其次，旋转缠绕及加热：采用缠绕装置驱动模芯4旋转并沿其轴线方向移动，使得连续纤维带沿模芯4一端部轴向螺旋延伸至另一端部，从而螺旋缠绕在内衬层上，控制连续纤维带的缠绕速度为2m/min～15m/min，缠绕的角度与连续纤维带的宽度之间的关系为：其中：A为连续纤维带螺旋缠绕的角度；d为连续纤维带的宽度；D为所要制备的热塑性管的直径；n为连续纤维带的根数。缠绕过程中采用激光加热器至少加热连续纤维带的粘贴面并加热至熔化，加热的温度为550～700℃，使其熔融在内衬层表面，同时还采用压轮帮助滚压熔融的连续纤维带使其与内衬层表面充分接触，缠绕一周后剪断。然后将剪断后的连续纤维带熔融在上述缠绕形成的连续纤维带层上，再通过缠绕装置驱动模芯4反向旋转并沿其轴线方向往回移动，使得连续纤维带沿模芯4另一端部轴向螺旋延伸至模芯4的一端部，从而螺旋缠绕在上述已熔融在内衬层表面的连续纤维带层上，控制连续纤维带的缠绕速度为4m/min～15m/min。缠绕过程中同样采用不锈钢加热器至少加热连续纤维带的粘贴面并加热至熔化，加热的温度为550～700℃，使其与已熔融在内衬层表面的连续纤维带层熔融在一起，并采用压轮帮助滚压熔融的连续纤维带使其充分接触。然后剪断并重复上述步骤，形成结构层且结构层包括有至少两层连续纤维带。

最后，进行冷却及脱模：即待冷却定型后进行脱模，便形成具有内衬层和结构层两层结构的连续纤维缠绕增强热塑性管。所制备的管道不会产生气泡，管道外壁的光滑性以及管道的结实性均较好，连续纤维不会出现损伤或断裂，管道的整体管道强度、刚度、抗冲击性能、韧性均较佳。

实施例五

本实施例主要用于制备具有内衬层和结构层两层结构的连续纤维缠绕增强热塑性管道，其具体制备工艺与实施例四基本相同，其不同之处在与：内衬层为采用PE（高密度聚乙烯）材料制成且已经挤出成型的热塑性塑料管道，制备时采用2根连续纤维带并排一同螺旋缠绕在内衬层上，连续纤维带穿过张紧装置后先经过不锈钢加热器进行预热，预热的温度为450～500℃，缠绕过程中再采用陶瓷红外加热器加热，加热的温度为500～600℃，控制连续纤维带的缠绕速度为5m/min～20m/min。所制备的管道不会产生气泡，管道外壁的光滑性以及管道的结实性均较好，连续纤维不会出现损伤或断裂，管道的整体管道强度、刚度、抗冲击性能、韧性均较佳。

实施例六

本实施例主要用于制备具有内衬层和结构层两层结构的连续纤维缠绕增强热塑性管道，其具体制备工艺与实施例四基本相同，其不同之处在与：内衬层为采用尼龙材料制成且已经挤出成型的热塑性塑料管道，制备时采用2根连续纤维带并排一同螺旋缠绕在内衬层上，制备过程中控制连续纤维带的缠绕速度为3m/min～18m/min，缠绕过程中采用不锈钢加热器加热，加热的温度为700～750℃。所制备的管道不会产生气泡，管道外壁的光滑性以及管道的结实性均较好，连续纤维不会出现损伤或断裂，管道的整体管道强度、刚度、抗冲击性能、韧性均较佳。

实施例七

本实施例主要用于制备只具有结构层的连续纤维缠绕增强热塑性管道，其具体工艺过程如下：

首先，装夹部件:将模芯4设置在缠绕装置的夹具3上，成卷的连续纤维带定位在张紧装置上，再将连续纤维带依次穿过张紧装置和陶瓷红外加热器的加热区域，并通过双面胶粘贴在模芯4表面上或直接卡设在模芯4上的卡口机构上，控制连续纤维带通过张紧装置张紧后的张紧力为10N～35N。

其次，旋转缠绕及加热：采用缠绕装置驱动模芯4旋转并沿其轴线方向移动，使得连续纤维带沿模芯4一端部轴向螺旋延伸至另一端部，从而螺旋缠绕在模芯4表面上，控制连续纤维带的缠绕速度为2m/min～15m/min，缠绕的角度与连续纤维带的宽度之间的关系为：其中：A为连续纤维带螺旋缠绕的角度；d为连续纤维带的宽度；D为所要制备的热塑性管的直径；n为连续纤维带的根数。缠绕过程中采用陶瓷红外加热器至少加热连续纤维带的粘贴面并加热至熔化，加热的温度为550～700℃，使其熔融在模芯4表面，同时还采用压轮帮助滚压熔融的连续纤维带使其与模芯4表面充分接触，缠绕一周后剪断。然后将剪断后的连续纤维带熔融在上述缠绕形成的连续纤维带层上，再通过缠绕装置驱动模芯4反向旋转并沿其轴线方向往回移动，使得连续纤维带沿模芯4另一端部轴向螺旋延伸至模芯4的一端部，从而螺旋缠绕在上述已熔融在模芯4表面的连续纤维带层上，控制连续纤维带的缠绕速度为4m/min～15m/min。缠绕过程中同样采用陶瓷红外加热器至少加热连续纤维带的粘贴面并加热至熔化，加热的温度为550～700℃，使其与上述形成的连续纤维带层熔融在一起，并采用压轮帮助滚压熔融的连续纤维带使其充分接触。然后剪断并重复上述步骤，形成结构层且结构层包括有至少两层连续纤维带。

最后，进行冷却及脱模：即待冷却定型后进行脱模，便形成只具结构层的连续纤维缠绕增强热塑性管。所制备的管道不会产生气泡，管道外壁的光滑性以及管道的结实性均较好，连续纤维不会出现损伤或断裂，管道的整体管道强度、刚度、抗冲击性能、韧性均较佳。

实施例八

本实施例主要用于制备只具有结构层的连续纤维缠绕增强热塑性管道，其具体制备工艺与实施例七基本相同，其不同之处在与：制备时采用2根连续纤维带并排同时螺旋缠绕在内衬层上，连续纤维带穿过张紧装置后先经过不锈钢加热器进行预热，预热的温度为450～500℃，缠绕过程中再采用激光加热器加热，加热的温度为550～700℃，控制连续纤维带的缠绕速度为5m/min～20m/min。所制备的管道不会产生气泡，管道外壁的光滑性以及管道的结实性均较好，连续纤维不会出现损伤或断裂，管道的整体管道强度、刚度、抗冲击性能、韧性均较佳。

实施例九

如图1-2所示，本用于生产连续纤维缠绕增强热塑性管的缠绕装置，包括基座1、移动架2和夹具3。夹具3定位在移动架2上，上述的加热件设置在基座1上。移动架2上固定有能驱动夹具3转动的电机一5，模芯4能固定在夹具3上。基座1上设有能够使移动架2上沿模芯4轴线方向做来回直线运动的导向件，移动架2与基座1之间通过导向件相连接。基座1上还设有能够驱动移动架2运动的驱动机构。

更具体地说，本缠绕装置还设有变频器和导向开关。导向件为设置在基座1上的直线滑轨6，移动架2上设有滑轮，滑轮穿设在直线滑轨6内。驱动机构包括电机二7和丝杆丝母组件。导向开关设置在直线滑轨6的两端。电机二7固定在基座1上，丝杆丝母组件中的丝杆一端定位在移动架2上，另一端与电机二7的转轴相连接。

本缠绕装置运行时，模芯4固定在夹具3上，通过电机一5驱动模芯4转动。通过丝杆丝母的作用将电机二7的电机二7转轴的旋转运动转化为直线运动，从而推动移动架2连通模芯4一起沿着直线滑轨6运动，当移动架2沿直线滑轨6的一端运动到另一端时，移动架2的滑轮触发导向开关，通过变频器控制电机二7反转，移动架2往回运动，从而能够实现连续纤维带的正向和反向缠绕。

本用于生产连续纤维缠绕增强热塑性管的缠绕装置能够自动控制移动架2沿模芯4轴线方向做来回直线运动和夹具3的转动，实现连续纤维带在模芯4上的来回缠绕，操作简便，结构也较为简单，适用于各种连续纤维缠绕增强热塑性管的生产，通用性较好。

实施例十

如图3-4所示，本实施例的用于生产连续纤维缠绕增强热塑性管的缠绕装置的基本结构和原理与实施例九相同，其不同之处在于：驱动机构包括油缸8和推杆9，油缸8固定在基座1上，推杆9一端与油缸8相连接，另一端与移动架2相连接。

本缠绕装置运行时，模芯4固定在夹具3上，通过电机一5驱动模芯4转动。通过油缸8进给带动推杆9推动与之相连接的移动架2沿着直线滑轨6运动；当移动架2沿直线滑轨6的一端运动到另一端时，移动架2的滑轮触发导向开关，通过变频器控制油缸8往回拉动推杆9，移动架2也随之往回运动，从而能够实现连续纤维带的正向和反向缠绕。

本用于生产连续纤维缠绕增强热塑性管的缠绕装置能够自动控制移动架2沿模芯4轴线方向做来回直线运动和夹具3的转动，实现连续纤维带在模芯4上的来回缠绕，操作简便，结构也较为简单，适用于各种连续纤维缠绕增强热塑性管的生产，通用性较好。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了基座1、移动架2、夹具3、模芯4、电机一5、直线滑轨6、电机二7、油缸8、推杆9等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (9)

1.一种连续纤维缠绕增强热塑性管的制作方法，其特征在于，本方法包括以下步骤：

A、装夹部件:模芯(4)设置在缠绕装置上；成卷的连续纤维带定位在张紧装置上；连续纤维带依次穿过张紧装置和加热件的加热区域与模芯(4)相联接；

B、旋转缠绕及加热：采用缠绕装置驱动模芯(4)旋转使连续纤维带沿模芯(4)一端部轴向螺旋延伸至另一端部后剪断；再通过缠绕装置驱动模芯(4)反向旋转使连续纤维带沿模芯(4)另一端部轴向螺旋延伸至模芯(4)的一端部，剪断；在连续纤维螺旋延伸过程中采用加热件至少加热连续纤维带的粘贴面并加热至熔化；所述连续纤维带螺旋缠绕的角度与连续纤维带的宽度之间的关系为：其中：A为连续纤维带螺旋缠绕的角度；d为连续纤维带的宽度；D为所要制备的热塑性管的直径；n为连续纤维带的根数；

C、重复上述步骤B；热塑性管的径向至少有两层连续纤维带；

D、冷却及脱模：待冷却定型后进行脱模。

2.根据权利要求1所述的连续纤维缠绕增强热塑性管的制作方法，其特征在于，所述的步骤A中连续纤维带通过张紧装置张紧后的张紧力为10N～35N。

3.根据权利要求1所述的连续纤维缠绕增强热塑性管的制作方法，其特征在于，所述的步骤B中连续纤维带的缠绕速度为2m/min～20m/min。

4.根据权利要求1所述的连续纤维缠绕增强热塑性管的制作方法，其特征在于，所述的步骤B中电热件加热的温度为450～750℃。

5.根据权利要求1或4所述的连续纤维缠绕增强热塑性管的制作方法，其特征在于，所述的步骤B中加热件为激光加热器、陶瓷红外加热器和/或不锈钢加热器。

6.一种用于权利要求1所述的连续纤维缠绕增强热塑性管的制作方法中的缠绕装置，包括基座(1)、移动架(2)和夹具(3)；所述的夹具(3)定位在移动架(2)上；上述的加热件设置在基座(1)上；所述的移动架(2)上固定有能驱动夹具(3)转动的电机一(5)；所述的模芯(4)能固定在夹具(3)上；所述的基座(1)上设有能够使移动架(2)上沿模芯(4)轴线方向做来回直线运动的导向件；所述的移动架(2)与基座(1)之间通过导向件相连接；所述的基座(1)上还设有能够驱动移动架(2)运动的驱动机构。

7.根据权利要求6所述的缠绕装置，其特征在于，所述的导向件为设置在基座(1)上的直线滑轨(6)；所述的直线滑轨(6)的延伸方向与模芯(4)的轴线方向相同；所述的移动架(2)上设有滑轮，所述的滑轮穿设在直线滑轨(6)内。

8.根据权利要求6或7所述的缠绕装置，其特征在于，所述的驱动机构包括电机二(7)和丝杆丝母组件；所述的电机二(7)固定在基座(1)上；所述的丝杆丝母组件中的丝杆一端定位在移动架(2)上，另一端与电机二(7)的转轴相连接。

9.根据权利要求6或7所述的缠绕装置，其特征在于，所述的驱动机构包括油缸(8)和推杆(9)；所述的油缸(8)固定在基座(1)上；所述的推杆(9)一端与油缸(8)相连接，另一端与移动架(2)相连接。