CN103899852B

CN103899852B - 玻璃钢纤维管制作方法及玻璃钢纤维管

Info

Publication number: CN103899852B
Application number: CN201410152635.3A
Authority: CN
Inventors: 朱文国; 俞桂华; 唐敏; 唐爱华
Original assignee: SHANGHAI YAOHUA FRP CO Ltd
Current assignee: SHANGHAI YAOHUA FRP CO Ltd
Priority date: 2014-04-16
Filing date: 2014-04-16
Publication date: 2016-06-15
Anticipated expiration: 2034-04-16
Also published as: CN103899852A

Abstract

本发明提供一种玻璃钢纤维管制作方法及玻璃钢纤维管，包括如下步骤：将内衬层、内增强层及外增强层分别置于振动成型模具中的预设位置，所述内增强层与所述外增强层之间形成有环形空腔；在所述环形空腔内注入砂浆，并对所述振动成型模具进行振动。本发明提供的玻璃钢纤维管制作方法及玻璃钢纤维管，通过将砂浆注入内增强层与外增强层之间的环形空腔内，并振动形成夹砂层，其中夹砂层的厚度及所用砂浆中的砂石料粒度不受限制，而且制作形成的夹砂层密实，能够增强夹砂玻璃钢纤维管的刚度及强度。

Description

玻璃钢纤维管制作方法及玻璃钢纤维管

技术领域

本发明涉及市政管道工程，尤其涉及一种玻璃钢纤维管制作方法及玻璃钢纤维管。

背景技术

目前国际上生产的玻璃纤维增强塑料夹砂管道（含顶管），主要有三种成型工艺：定长缠绕工艺、连续缠绕工艺及离心浇铸工艺。

定长缠绕工艺是在长度一定的管模上，采用螺旋缠绕和/或环向缠绕工艺在管模长度内由内至外逐层制造管材的一种生产方法，该生产方法采用湿法夹砂工艺进行夹砂，即将预混好的石英砂通过纱/布兜低环向缠绕制造。

离心浇铸工艺是用喂料机把玻璃纤维、树脂、石英砂等按一定要求浇铸到旋转着的模具内，固化后形成管材的一种生产方法，离心浇铸工艺是利用喂料机将石英砂、树脂混合后浇铸到旋转着的模具内进行夹砂。

连续缠绕工艺是在连续输出的模具上，把树脂、连续纤维、短切纤维和石英砂按一定要求采用环向缠绕方法连续铺层，并经固化后切割成一定长度的管材产品的一种生产方法，该生产方法普遍采用传统的干法夹砂工艺，即直接往纤维上喷胶后再喷砂的方法。

但上述三种夹砂工艺制作形成的夹砂管道，夹砂层不够密实，同时由于受到制作工艺的限制，夹砂层中的石英砂粒料及夹层厚度均受到限制。

发明内容

本发明提供一种玻璃钢纤维管制作方法及玻璃钢纤维管，用于解决现有技术中玻璃钢纤维管的夹砂层不够密实、同时夹砂层中的石英砂粒料及夹层厚度受限制、管道轴向压缩强度低等问题。尤其适用于顶管工程的应用。

本发明提供一种玻璃钢纤维管制作方法，包括如下步骤：

将内衬层、内增强层及外增强层分别置于振动成型模具中的预设位置，所述内增强层与所述外增强层之间形成有环形空腔；

在所述环形空腔内注入砂浆，并对所述振动成型模具进行振动。

本发明还提供一种玻璃钢纤维管，采用如上所述的玻璃钢纤维管制作方法制作而成。

本发明实施例提供的玻璃钢纤维管制作方法及玻璃钢纤维管，通过将砂浆注入内增强层与外增强层之间的环形空腔内，并振动形成夹砂层，其中夹砂层的厚度及所用砂浆中的砂石料粒度不受限制，而且制作形成的夹砂层密实，轴向强度达到90Mpa以上，同时能够增强夹砂玻璃钢纤维管的刚度及弯曲强度。

附图说明

图1为本发明实施例提供的玻璃钢纤维管制作方法流程图；

图2为本发明实施例提供的玻璃钢纤维管制作方法制作形成的玻璃钢纤维管的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的玻璃钢纤维管制作方法中夹砂层的振动成型示意图；

图4为本发明实施例提供的玻璃钢纤维管制作方法中内衬层的制作工艺示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供一种玻璃钢纤维管制作方法，如图1所示，该玻璃钢纤维管制作方法包括有如下步骤：

101、将内衬层、内增强层及外增强层分别置于振动成型模具中的预设位置，所述内增强层与所述外增强层之间形成有环形空腔；

本实施例中，需制作成型的玻璃钢纤维管结构如图2所示，由内至外依次是内衬层A1、内增强层A2、夹砂层A3、外增强层A4及外保护层A5。其中，玻璃钢纤维管夹砂层A3的制作过程是在一组由内模和外模组成的振动成型模具中进行的，可先将内衬层A1、内增强层A2、外增强层A4分别置于振动成型模具中。

具体的，如图3所示，振动成型模具包括有内模1和外模2，内模1套设于外膜2内，内模1和外模2均置于底座3上，内模1的外表面和外模2的内表面之间形成有环形模腔；其中内衬层A1与内增强层A2从内到外依次套设在内模1的外表面上，内模1具体由至少两个弧状结构体组成，内衬层A1与内增强层A2套设在该多个弧状结构体的外侧，在内模1内部设置一组或多组伸缩装置4，通过伸缩装置4将组成内模1的弧状结构体撑圆并固定，使内模1形成圆筒状，内衬层A1与内增强层A2紧贴在内模1的外表面上。外增强层A4贴靠于外模2的内表面上，这样，内增强层A2与外增强层A4之间形成环形空腔。

102、在所述环形空腔内注入砂浆，并对所述振动成型模具进行振动。

如图3中，将内衬层A1、内增强层A2及外增强层A4置于振动成型模具上之后，将料斗5中的预先混合好的砂浆通过下料帽6灌入内模1与外模2之间的环形型腔之中，本实施例中，在底座3的下方设置有振动平台7，振动平台7下方设置有减震弹簧8及第一振动电机9，在第一振动电机9的振动作用下，内模1与外模2之间型腔中的砂浆振动成型，形成玻璃钢纤维管的夹砂层A3。为满足不同管径管道生产及生产过程中不同的激振要求，可使用一台大功率变频器对振动平台7下第一振动电机9进行变频调整。

为进一步提高振动效果，可在外模2的外侧特定位置放置一组或多组第二振动电机10实现辅助振动。

本实施例中，在夹砂层A3完成振动成型后，需对管道进行固化处理，具体是将内模1、外模2及内模1与内模1与外模2之间形成的管道整体放入烘箱内加热固化，烘箱温度控制在70-80℃，根据管道管径不同，加热固化时间可在2-5小时不等。

本实施例中，管道在固化完成后进行脱模，然后将脱模后的管道置于特定烘房内再次热处理，烘房温度不得低于50℃，热处理时间为24-48小时，热处理完成后，对管道进行后续修槽切边等后处理工作。

本发明实施例提供的玻璃钢纤维管制作方法，通过将砂浆注入内增强层与外增强层之间的环形空腔内，并振动形成夹砂层，其中夹砂层的厚度及所用砂浆中的砂石料粒度不受限制，而且制作形成的夹砂层密实，能够增强夹砂玻璃钢纤维管的刚度及强度。

本实施例中，将内衬层A1、内增强层A2及外增强层A4分别置于振动成型模具之前,需分别制备内衬层A1、内增强层A2及外增强层，内衬层A1、内增强层A2及外增强层A4可采用连续缠绕工艺制备。本实施例中，玻璃钢纤维管的外保护层A5可直接在外增强层A4上贴附一层表面毡作为外保护层A5。

本实施例中，内衬层A1、内增强层A2及外增强层A4各包括环向缠绕的表面毡及玻璃纤维纱，还包括铺设在所述玻璃纤维纱表面的玻璃纤维碎料，所述表面毡、玻璃纤维纱及玻璃纤维碎料浸润有树脂。不同的是，内增强层A2及外增强层A4还可包有轴向设置的纤维布，以增强轴向方向上的强度。另外，在外增强层A4的最外侧可设置一层表面毡，作为玻璃钢纤维管的外保护层A5。

下面以内衬层为例，对内衬层的制备形成进行详细说明：

如图4所示，缠绕主机21驱动模具22圆周旋转，模具22在旋转的同时带动钢带23从右到左旋转缠绕在模具22上，其中在钢带23上设置有方便脱模用的脱模薄膜，内衬的形成过程如下：首先，内衬层最内层的表面毡24在模具22旋转的过程中缠绕在模具22的钢带23上，纱架29上的玻璃纤维纱25再缠绕在表面毡24上，同时部分玻璃纤维纱25经剪切形成纤维碎料26自由无序地铺设在玻璃纤维纱25的表面；然后储存在固定槽32之中的树脂27通过供料槽33从喷嘴中喷出，对表面毡24、玻璃纤维纱25及纤维碎料26充分浸润，其中的计量供应泵34用于实现树脂27的定量供应；固化装置28用于对经树脂27浸润后的表面毡24、玻璃纤维纱25及纤维碎料26进行固化。固化后的管道可根据设定长度用切割设备30进行切割，制作得到设定长度的内衬31。同理内增强层及外增强层亦通过同样工序加工。不同的是内增强及外增强层中还可加入轴向增强布，外增强层最外侧还可外覆一层表面毡作为外保护层。

本实施例中，制作夹砂层所用的砂浆包括有石英砂、树脂、填充剂及纤维碎料等，可将石英砂、树脂、填充剂及纤维碎料等混在一起通过搅拌机搅拌成浆。

本实施例中，砂浆的骨料选用二氧化硅含量超过98％的石英砂，且石英砂中Fe₃O₂含量<0.08％、Al₂O₃＜1%、CaO＜0.1%、K₂O＜0.62%、Na₂O＜0.1%、含水率小于0.2％；作为骨料的石英砂颗粒从2-100目不等，突破了原玻璃钢纤维管中夹砂层由于缠绕或离心生产工艺局限所造成的石英砂粒径一般不能大于10目的瓶颈。

本实施例中，树脂的含量占总砂浆的10-13%。

本实施例中，填充剂可选用碳酸钙粉、二氧化硅粉和/或管道生产过程中的磨削料等，优选的，填充剂的平均粒径在0.5μm～1.0μm之间，其含量占总砂浆的在5％～10％。

为进一步提高砂浆层的综合性能，可在砂浆中加入玻璃纤维、钢纤维等实施增强。添加量控制在总砂浆的1-1.5%之间。考虑到玻璃钢纤维管作为顶管的特殊用途，管道端面的玻璃纤维添加量可增加至2-3%以进一步提高顶管接触受力面的断裂延伸率。

本发明另一实施例还提供一种玻璃钢纤维管，该玻璃钢纤维管采用本发明任一实施例提供的玻璃钢纤维管制作方法制作而成。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种玻璃钢纤维管制作方法，包括如下步骤：

在所述环形空腔内注入砂浆，并对所述振动成型模具进行振动；

其特征在于，

将所述内衬层、内增强层及外增强层分别置于振动成型模具中的预设位置，之前还包括分别制备所述内衬层、内增强层及外增强层；

所述内衬层、所述内增强层及所述外增强层均采用连续缠绕工艺制备；

所述内衬层、所述内增强层及所述外增强层各包括环向缠绕的表面毡及玻璃纤维纱，还包括铺设在所述玻璃纤维纱表面的玻璃纤维切碎料，所述表面毡、所述玻璃纤维纱及所述玻璃纤维切碎料浸润有树脂；

所述内衬层、所述内增强层及所述外增强层的制备工艺为：先环向缠绕表面毡，然后玻璃纤维纱再环向缠绕在表面毡上，同时玻璃纤维切碎料无序铺设在玻璃纤维纱表面，然后用树脂充分浸润表面毡、玻璃纤维及玻璃纤维切碎料，最后进行固化；

所述内增强层及所述外增强层中还设置有纤维布，以使所述内增强层及所述外增强层在轴向方向增强；

所述砂浆包括有石英砂、树脂、填充剂及纤维碎料；所述填充剂为碳酸钙粉和/或二氧化硅粉；所述砂浆中的树脂的含量占总砂浆的10-13％；所述填充剂的含量占总砂浆的5-10％。

2.根据权利要求1所述的玻璃钢纤维管制作方法，其特征在于，将所述内衬层、内增强层及外增强层分别置于振动成型模具中的预设位置，具体为：

将所述内衬层及所述内增强层从内到外依次套设于所述振动成型模具的内模外表面上，所述外增强层套设于所述振动成型模具的外模内表面上。

3.根据权利要求1所述的玻璃钢纤维管制作方法，其特征在于，所述外增强层的最外侧设置有表面毡。

4.根据权利要求1-3任一所述的玻璃钢纤维管制作方法，其特征在于，所述在所述环形空腔内注入砂浆，并对所述振动成型模具进行振动，之后还包括：

对所述振动成型模具的内模、所述振动成型模具的外模及所述内模与所述外模之间形成的管道整体进行加热，使所述管道固化。

5.根据权利要求4所述的玻璃钢纤维管制作方法，其特征在于，所述管道固化处理完成后，还包括：

脱模并对脱模后的所述管道进行热处理。

6.根据权利要求1-3任一项所述的玻璃钢纤维管制作方法，其特征在于，所述石英砂中二氧化硅含量超过98％。

7.一种玻璃钢纤维管，其特征在于，采用权利要求1-6任一所述的玻璃钢纤维管制作方法制作而成。