CN104613243B - 一种树脂基复合夹层结构管及其同步缠绕制作方法 - Google Patents
一种树脂基复合夹层结构管及其同步缠绕制作方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104613243B CN104613243B CN201410719887.XA CN201410719887A CN104613243B CN 104613243 B CN104613243 B CN 104613243B CN 201410719887 A CN201410719887 A CN 201410719887A CN 104613243 B CN104613243 B CN 104613243B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- resin
- based composite
- sandwich structure
- layer
- pipe
- 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.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 12
- 239000011347 resin Substances 0.000 title description 5
- 229920005989 resin Polymers 0.000 title description 5
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 58
- 239000000805 composite resin Substances 0.000 claims abstract description 39
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 30
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 27
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 13
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims description 11
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 claims description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 4
- 229920005830 Polyurethane Foam Polymers 0.000 claims description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 3
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims description 3
- 229920006327 polystyrene foam Polymers 0.000 claims description 3
- 239000011496 polyurethane foam Substances 0.000 claims description 3
- 239000002356 single layer Substances 0.000 claims description 3
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 claims description 3
- 229920002748 Basalt fiber Polymers 0.000 claims description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 2
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 2
- 229920006241 epoxy vinyl ester resin Polymers 0.000 claims description 2
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 2
- 239000012779 reinforcing material Substances 0.000 claims description 2
- 229920006337 unsaturated polyester resin Polymers 0.000 claims description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 abstract description 5
- 239000011796 hollow space material Substances 0.000 abstract description 2
- 239000003562 lightweight material Substances 0.000 abstract description 2
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L9/00—Rigid pipes
- F16L9/14—Compound tubes, i.e. made of materials not wholly covered by any one of the preceding groups
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L9/00—Rigid pipes
- F16L9/16—Rigid pipes wound from sheets or strips, with or without reinforcement
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
Abstract
本发明公开了一种树脂基复合夹层结构管及其同步缠绕制作方法。由内到外依次为内衬层、内结构层、夹层结构、外结构层；其中，内衬层、内结构层、外结构层均为树脂基复合材料采用传统的缠绕方式制作，所述夹层结构按如下方式制备而来：骨架结构和填充材料同步进行螺旋缠绕到内结构层的外表面，填充材料缠绕填充到骨架结构之间的空隙中，形成一层完整的夹层结构。采用中空或轻质材料填充的夹层结构制作的树脂基复合夹层结构管，使得管道的重量大幅降低，实现了轻量化。
Description
技术领域
本发明涉及一种输送各种介质的树脂基复合夹层结构管及其同步缠绕制作方法。
背景技术
当前给排水行业管道种类众多，比较常见的如混凝土管、钢管、树脂基复合管等，每种管道都有其优势及其劣势。如钢管强度、刚度高，但容易锈蚀；混凝土管刚度大价格低，但水力性能差重量大；树脂基复合管主要是指采用树脂为基体经过增强后制作而成的复合材料管道，如纤维增强塑料管，具有优异的耐腐蚀性和水力性能，但是刚度较低。综合比较而言，树脂基复合管作为一种复合材料管道，具有更加突出的优势，是发展的趋势和方向。但是树脂基管道的刚度较低的缺点，导致其在地质条件不良或回填施工不好的情况下，容易变形，甚至产生损伤破坏。如果按现有结构和制作工艺来制作高刚度树脂基管道，则成本势必会增加很多，重量也增加较多，不利于其推广应用。玻璃钢夹砂管作为一种树脂基复合管采用了树脂石英砂的夹层结构，在一定程度上降低了成本，但随着刚度需求的进一步加大，成本仍然会增加较多，重量也有较大的增加。为此市场上需要一种高刚度、低成本、重量轻的新型树脂基管道产品。
发明内容
本发明目的在于提供一种高刚度、低成本、重量轻的树脂基复合管道及其制作方法。
为达到上述目的，采用技术方案如下：
一种树脂基复合夹层结构管，由内到外依次为内衬层、内结构层、夹层结构、外结构层；其中，内衬层、内结构层、外结构层均为树脂基复合材料采用传统的缠绕方式制作，所述夹层结构按如下方式制备而来：
在内结构层表面采用同步螺旋缠绕方式将填充材料缠绕填充到骨架结构之间的空隙中，外形互相契合形成一层完整的夹层结构。
按上述方案，所述夹层结构为单层骨架结构或多层骨架结构。
按上述方案，所述骨架结构为聚氨酯泡沫塑料或聚苯乙烯泡沫塑料制作的实心结构或片材分层叠加结构。
按上述方案，所述骨架结构为树脂基复合材料、金属材料或热塑性塑料制作的中空结构或片材分层叠加结构。
按上述方案，所述填充材料为树脂基复合材料。
按上述方案，所述树脂基复合材料采用不饱和聚酯树脂、环氧树脂或乙烯基酯树脂为基体材料，采用玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维或聚酯纤维及其织物为增强材料。
上述树脂基复合夹层结构管的同步缠绕制作方法，过程如下：
1)在管道缠绕系统上采用聚酯毡、表面毡或短切毡等纤维织物缠绕制作内衬层，内衬层厚度为0.5～5mm；
2)然后在内衬层外面采用纤维连续纱及短切纱或织物等进行缠绕，形成内结构层，厚度为2～30mm；
3)采用螺旋缠绕的方式将骨架结构缠绕到内结构层的外表面，同步采用螺旋缠绕方式将填充材料缠绕填充到骨架结构之间的空隙中，形成一层完整的夹层结构，厚度为10～200mm；
4)再采用纤维连续纱及短切纱或织物在夹层结构外表面上进行缠绕，形成外结构层，厚度为2～30mm。
本发明的有益效果：
采用中空或轻质材料填充的夹层结构制作的树脂基复合夹层结构管，使得管道的重量大幅降低，实现了轻量化；
由于采用夹层结构可以采用更少的材料获得更厚的管壁厚度，大大提高管壁截面惯性矩，提高了管道刚度，从而实现了高刚度、低成本化。
附图说明
图1：树脂基复合夹层结构管的管壁结构示意图；
图2：制备系统示意图；
图3：夹层结构制作示意图；
1-内衬层；2-内结构层；3-夹层结构；4-外结构层；5-骨架结构；6-填充材料；7-管道缠绕系统；8-骨架结构缠绕系统；9-填充材料缠绕系统；10-纤维缠绕主机及模具；11-内衬层缠绕部分；12-内结构层缠绕部分；13-外结构层缠绕部分。
具体实施方式
以下实施例进一步阐释本发明的技术方案，但不作为对本发明保护范围的限制。
参照附图1所示，本发明树脂基复合夹层结构管，由内到外依次为内衬层1、内结构层2、夹层结构3、外结构层4；其中，内衬层1、内结构层2、外结构层4均为树脂基复合材料采用传统的缠绕方式制作，所述夹层结构3按如下方式制备而来：
参照附图3所示，在内结构层的表面采用螺旋缠绕的方式将骨架结构5缠绕到内结构层2的外表面，同步采用螺旋缠绕方式将填充材料6缠绕填充到骨架结构5之间的空隙中，形成一层完整的夹层结构3。
骨架结构5可以为聚氨酯泡沫塑料或聚苯乙烯泡沫塑料的实心结构结构，也可以为树脂基复合材料、金属材料或热塑性塑料制作的中空结构，或为以上材料制作的片材分层叠加结构。骨架结构5可以在树脂基复合管制作现场同步配套制作或者为预制好的结构。骨架结构5的形状可以是圆形、矩形、椭圆形或其他形状。夹层结构3可以为单层骨架结构或多层骨架结构。
本发明树脂基复合夹层结构管的同步缠绕制作过程如下：
参照附图1、2、3；
1)在管道缠绕系统7的圆柱形模具10上通过内衬缠绕部分11将聚酯毡、表面毡或短切毡等纤维织物缠绕制作内衬层1，内衬层1的厚度为0.5～5mm；
2)然后通过内结构层缠绕部分12将纤维连续纱及短切纱或织物等缠绕到内衬层1的外面，形成内结构层2。内结构层2的厚度根据管道直径及不同压力、刚度等要求由计算确定，一般厚度为2～30mm；
3)通过骨架结构缠绕系统8将骨架结构5螺旋缠绕到内结构层2的表面，通过填充材料缠绕系统9同步将填充材料6缠绕填充到骨架结构5之间的空隙中，形成一层完整的夹层结构3，夹层结构3的厚度主要根据管道直径及刚度计算确定，一般厚度为10～200mm；
4)再通过外结构层缠绕部分13将纤维连续纱及短切纱或织物等缠绕到夹层结构3的外表面，形成外结构层4。外结构层4的厚度根据管道直径及不同压力、刚度等要求由计算确定，一般厚度为2～30mm。
在刚度等级均为30000N/m2时，采用本发明的夹层结构制作方法制作直径2000mm的树脂基复合管，其重量为传统结构树脂基复合管的20％左右，材料成本为实心结构的50％左右。采用本发明的的夹层结构制作方法制作直径2000mm、刚度等级为30000N/m2的树脂基复合管，其材料成本与直径2000mm、刚度等级为5000N/m2的传统结构的树脂基复合管基本相当，但重量仅为传统树脂基复合管的30％左右。同时由于这种夹层结构的树脂复合管重量轻，在管道运输、施工安装等方面都带来极大的便利和更好的经济效益。
Claims (6)
1.一种树脂基复合夹层结构管，其特征在于由内到外依次为内衬层、内结构层、夹层结构、外结构层；其中，内衬层、内结构层、外结构层均为树脂基复合材料采用传统的缠绕方式制作，所述树脂基复合夹层结构管按如下方式制备而来：
1)在管道缠绕系统上采用聚酯毡、表面毡或短切毡纤维织物缠绕制作内衬层，内衬层厚度为0.5～5mm；
2)然后在内衬层外面采用纤维连续纱及短切纱或织物进行缠绕，形成内结构层，厚度为2～30mm；
3)采用螺旋缠绕的方式将骨架结构缠绕到内结构层的外表面，同步采用螺旋缠绕方式将填充材料缠绕填充到骨架结构之间的空隙中，外形互相契合形成一层完整的夹层结构，厚度为10～200mm；
4)再采用纤维连续纱及短切纱或织物在夹层结构外表面上进行缠绕，形成外结构层，厚度为2～30mm。
2.如权利要求1所述树脂基复合夹层结构管，其特征在于所述夹层结构为单层骨架结构或多层骨架结构。
3.如权利要求1所述树脂基复合夹层结构管，其特征在于所述骨架结构为聚氨酯泡沫塑料或聚苯乙烯泡沫塑料制作的实心结构或片材分层叠加结构。
4.如权利要求1所述树脂基复合夹层结构管，其特征在于所述骨架结构为树脂基复合材料、金属材料或热塑性塑料制作的中空结构或片材分层叠加结构。
5.如权利要求1所述树脂基复合夹层结构管，其特征在于所述填充材料为树脂基复合材料。
6.如权利要求1所述树脂基复合夹层结构管，其特征在于所述树脂基复合材料采用不饱和聚酯树脂、环氧树脂或乙烯基酯树脂为基体材料，采用玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维或聚酯纤维及其织物为增强材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410719887.XA CN104613243B (zh) | 2014-12-01 | 2014-12-01 | 一种树脂基复合夹层结构管及其同步缠绕制作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410719887.XA CN104613243B (zh) | 2014-12-01 | 2014-12-01 | 一种树脂基复合夹层结构管及其同步缠绕制作方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104613243A CN104613243A (zh) | 2015-05-13 |
| CN104613243B true CN104613243B (zh) | 2016-08-24 |
Family
ID=53147829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410719887.XA Active CN104613243B (zh) | 2014-12-01 | 2014-12-01 | 一种树脂基复合夹层结构管及其同步缠绕制作方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104613243B (zh) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105459474A (zh) * | 2015-12-09 | 2016-04-06 | 上海复合材料科技有限公司 | 一种低密度高性能复合材料夹层结构及其制备方法 |
| CN106969213A (zh) * | 2017-05-09 | 2017-07-21 | 天津工业大学 | 一种高刚度复合材料管道及其制造方法 |
| CN107300045A (zh) * | 2017-08-30 | 2017-10-27 | 西南石油大学 | 一种复合增强缠绕压力管 |
| CN107901550B (zh) * | 2017-11-14 | 2020-05-05 | 武汉理工大学 | 一种复合材料夹层圆柱壳结构的制作工艺 |
| CN108581924A (zh) * | 2018-04-28 | 2018-09-28 | 杭州先临三维科技股份有限公司 | 镜头安装工装及其加工方法 |
| CN110697268A (zh) * | 2019-10-08 | 2020-01-17 | 武汉理工大学 | 一种复合材料点阵圆柱壳结构及其制作工艺 |
| CN111070743B (zh) * | 2019-12-05 | 2022-03-22 | 杭州坦科机械科技有限公司 | 一种中空结构壁复合材料管道的生产方法 |
| CN115059411B (zh) * | 2022-06-09 | 2023-01-17 | 北京探矿工程研究所 | 一种复合连续油管及制作方法 |
-
2014
- 2014-12-01 CN CN201410719887.XA patent/CN104613243B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104613243A (zh) | 2015-05-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104613243B (zh) | 一种树脂基复合夹层结构管及其同步缠绕制作方法 | |
| CN104613242B (zh) | 一种树脂基复合夹层结构管及其二次缠绕制作方法 | |
| CN105715881A (zh) | 一种超大口径的竹缠绕复合管及其制造方法 | |
| CN203604828U (zh) | 热固型竹砂复合压力管 | |
| CN106969213A (zh) | 一种高刚度复合材料管道及其制造方法 | |
| CN101832430A (zh) | 玻璃钢增强塑料管及制造方法 | |
| CN106760211B (zh) | 一种竹材－钢复合管混凝土组合结构 | |
| CN104421572A (zh) | 一种耐腐蚀耐高温玻璃钢管 | |
| CN104006229A (zh) | 一种不锈钢钢带复合管及其制备方法 | |
| CN201344324Y (zh) | 纤维增强连续缠绕复合管 | |
| CN202074144U (zh) | 浅海用钢塑复合软管 | |
| CN106481901A (zh) | 一种增强克拉管及其制造方法 | |
| CN202781985U (zh) | 一种钢丝网骨架增强玻璃钢复合预制品 | |
| CN102979963A (zh) | 大口径玻璃钢加筋管 | |
| CN205578938U (zh) | 一种超大口径的竹缠绕复合管 | |
| CN101737570B (zh) | 玻纤聚乙烯复合增强聚乙烯缠绕结构壁管材 | |
| CN103557379A (zh) | 一种立式振动成型高刚度复合管及其制作方法 | |
| CN107901550A (zh) | 一种复合材料夹层圆柱壳结构的制作工艺 | |
| CN203847847U (zh) | 双平壁加筋玻璃钢管 | |
| CN204573360U (zh) | 一种钢丝增强超高分子量聚乙烯片材缠绕复合管材 | |
| CN202561278U (zh) | 一种有关连续拉织成型的玻璃钢加筋管 | |
| CN201531688U (zh) | 玻璃钢油管 | |
| CN201326838Y (zh) | 一种钢塑复合管 | |
| CN202209485U (zh) | 一种具有纤维网的塑砼复合管 | |
| CN206234496U (zh) | 一种增强克拉管 |
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 |