CN108119719B - 一种竹缠绕复合弯头的制备方法 - Google Patents

一种竹缠绕复合弯头的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种竹缠绕复合弯头的制备方法,该方法包括如下步骤:(1)首先缠绕制备弯头母管,该弯头母管为竹缠绕复合管,径向由内至外依次包括内衬层、结构层和外防护层;(2)在缠绕制备的弯头母管上划线切割,得到多个分管;(3)将分管的切割边缘打磨出内衬层;(4)将分管按顺序对接,在对接处糊制内衬层,之后固化;(5)待内衬层固化后,在对接处糊制纤维增强复合材料结构层,之后固化,固化后进行外表面防腐处理,制备获得所需的弯头。本发明操作简单、效率高,制备获得的弯头具有尺寸精度高、强度性能好等优点。

Description

一种竹缠绕复合弯头的制备方法
技术领域
本发明属于弯头制备领域,更具体地,涉及一种竹缠绕复合弯头的制备方法。
背景技术
竹缠绕复合管是一种以竹材为基体材料,以热固性树脂为胶粘剂,采用缠绕工艺制成的新型压力产品,该复合管具有耐压强度高、刚度好、绝缘、耐腐、水流性能佳、重量轻、安装方便、成本低廉、使用寿命长等特性,可广泛应用于城市给排水、水利、农田灌溉、石油污水处理、工业循环水等领域。
弯头是管道安装中常用的一种连接用管件,通过弯头可以连接两根不处于同一直线的管道,以使管道做一定角度的转弯。目前弯头的成型工艺很多,包括直接缠绕成型,手糊成型,冲压成型等。直接缠绕成型时,由于弯头本身结构的限制,纤维缠绕成型的弯头会出现薄厚不均的现象;手糊成型时,由于人工操作,制备获得的弯头尺寸精度差且制备效率低;冲压成型一般适用于金属材料的弯头制备,而无法适用于竹缠绕复合弯头成型。
综上,为了实现竹缠绕复合弯头的制备,实现竹缠绕复合管的可靠连接,需研究设计一种适用于竹缠绕复合弯头的制备工艺,以制备获得满足强度和尺寸要求的弯头。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求,本发明提供了一种竹缠绕复合弯头的制备方法,其采用先缠绕弯头母管,然后划线切割后打磨出内衬层,再经糊制工艺成型复合弯头,具有操作简单、效率高等优点,制备的弯头厚薄均匀,尺寸精度高。
为实现上述目的,本发明提出了一种竹缠绕复合弯头的制备方法,该方法包括如下步骤:
(1)首先缠绕制备弯头母管,该弯头母管为竹缠绕复合管,径向由内至外依次包括内衬层、结构层和外防护层;
(2)在缠绕制备的弯头母管上划线切割,得到多个分管;
(3)将分管的切割边缘打磨出内衬层;
(4)将分管按顺序对接,在对接处糊制内衬层,之后固化;
(5)待内衬层固化后,在对接处糊制纤维增强复合材料结构层,之后固化,固化后进行外表面防腐处理,制备获得所需的弯头。
作为进一步优选的,所述打磨出的内衬层的长度优选为10-20mm。
作为进一步优选的,所述在对接处糊制内衬层具体为:用浸润环氧树脂胶黏剂的玻璃纤维表面毡或玻璃纤维针织毡糊制对接处的内表面和外表面制成对接处的内衬层。
作为进一步优选的,所述纤维增强复合材料结构层由高强度纤维和树脂胶黏剂复合而成,所述高强度纤维为玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维中的一种或多种。
作为进一步优选的,在糊制的内衬层处以竹纤维毡和胶为原料先糊制内衬增强层,然后在内衬增强层的外部糊制纤维增强复合材料结构层。
总体而言,通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比,主要具备以下的技术优点:
1.本发明采用先缠绕弯头母管,然后划线切割后打磨出内衬层,再经糊制工艺成型复合弯头,突破了弯头的传统制备方式,该制备方法操作简单、效率高,制备获得的弯头具有尺寸精度高、强度性能好等优点。
2.本发明采用缠绕和糊制相结合的手段制备弯头,突破了弯头本身的结构限制,成型过程中不会出现薄厚不均的现象,材料利用率高,不会造成材料的浪费,制备的弯头厚薄均匀,尺寸精度高。
附图说明
图1-图3是45°弯头的制备过程;
图4-图6是90°弯头的制备过程。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。此外,下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明实施例提供了一种竹缠绕复合弯头的制备方法,该方法包括如下步骤:
(1)首先缠绕制备弯头母管,该弯头母管为竹缠绕复合管,径向由内至外依次包括内衬层、结构层和外防护层;
(2)展开放样,在缠绕制备的弯头母管上划线切割,得到多个分管,例如,在缠绕制备的弯头母管的外表面划出切割线,沿切割线切割出纵截面呈梯形的多个分管,所述切割线所在的平面与弯头母管的轴向的夹角为锐角,相邻两条切割线关于弯头母管的径向对称分布,所述梯形包括直角梯形和等腰梯形;
(3)将分管的切割边缘打磨出内衬层;
(4)将分管按顺序对接,例如,位于两端的分管的纵截面为直角梯形,其余分管的纵截面为等腰梯形,相邻两个分管的轴线之间的夹角为钝角,所有分管拼接后获得的弯头整体呈圆弧状(即先把内衬层对牢,把相邻梯形的上底边、下底边分别对应拼成圆弧状的折线段),接着在对接处糊制内衬层,之后固化;
(5)待内衬层固化后,在对接处糊制纤维增强复合材料结构层,之后固化,固化后进行外表面防腐处理,制备获得所需的弯头。
进一步的,打磨出的内衬层的长度优选为10-20mm,在该长度下,可有效保证连接强度。优选的,在糊制的内衬层处以竹纤维毡和胶为原料先糊制内衬增强层,然后在内衬增强层的外部糊制纤维增强复合材料结构层,通过设置内衬增强层可进一步提高粘结处的强度。
具体的,所述纤维增强复合材料结构层由高强度纤维和树脂胶黏剂复合而成,所述高强度纤维为玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维中的一种或多种。
下面将结合一些具体实施例来更为清楚地解释说明按照本发明的竹缠绕管的弯头的制造工艺及其关键工艺参数设计。
实施例1
如图1-图3所示,该实施例以45°弯头为例对本发明进行说明,其两端采用法兰与待连接的管道进行连接,以下为具体的制备步骤:
(1)缠绕制备弯头母管(与制备竹缠绕复合管的工艺相同)
(1.1)竹纤维预处理:把新鲜的竹材开成竹片,将竹片去青去黄后切削成1.5m长、1mm厚、5mm宽的竹蔑,将竹篾干燥处理,然后将10根竹篾平行排列整齐为一排,整排竹篾的背面衬上网格布,用缝纫机进行缝合,形成竹帘,每排竹帘的头尾对接,并利用缝纫机缝合,形成一条长达数米甚至数十米以上的不间断的竹帘带,收卷获得竹蔑卷待用;
(1.2)制备内衬层:在经抛光的模具上包覆一层0.03mm厚的聚酯薄膜,该聚脂薄膜作为脱模层,用胶黏剂、木纤维无纺布及玻璃纤维针织毡在模具的脱模层上制作厚度达1.5mm的内衬层,该内衬层具有防渗功能,且内壁光滑;内衬层沿管径向由内至外依次为竹纤维无纺布及玻璃纤维针织毡,木纤维无纺布及玻璃纤维针织毡均浸有胶黏剂,该胶黏剂包括树脂和固化剂,本实施例中树脂选用防腐性能优异的环氧树脂;
(1.3)制备结构层:待内衬层固化后,将竹帘带退卷,将其平整地缠绕在模具的内衬层上,竹帘带在缠绕的过程中,需浸润胶黏剂,缠绕一层或一层以上竹帘带,达到设计厚度,缠绕方式是先环向缠绕14mm厚度,再轴向缠绕4.5mm厚度,最后环向缠绕3.5mm厚度;缠绕完毕后,对管道加热到90℃固化110分钟,获得竹纤维结构层,其中,胶黏剂包括树脂和固化剂,树脂具体为氨基树脂;
(1.4)制备外防护层:在竹纤维层外面涂刷一层防水防腐较好的乙烯基酯树脂以获得厚约1.5mm的外防护层,制备获得弯头母管。
(2)根据弯头尺寸绘制展开图,根据图样在缠绕制备的弯头母管的外表面划出切割线,沿切割线切割得到三个分管;
(3)将分管的切割处打磨出长度为10mm的内衬层,将打磨出内衬层的三个分管依次对接呈圆弧状,圆弧状对应的圆心角为45°,如图2所示;
(4)在对接处的内表面和外表面用浸润有环氧树脂的玻璃纤维表面毡糊制成对接处的内衬层,之后进行加热固化待内衬层固化后,在对接处的内表面和外表面糊制纤维增强复合材料结构层,增强纤维可以为玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维等高强度纤维,浸润相应树脂胶黏剂复合而成,待结构层固化后在其外表面涂刷一层防水防腐较好的乙烯基酯树脂以进行防腐处理,制备获得所需的45°弯头,如图3所示。
实施例2
如图4-6所示,该实施例以90°弯头为例对本发明进行说明,其两端采用承插口的连接方式与待连接的管道进行连接,以下为具体的制备步骤:
(1)缠绕制备弯头母管(与制备竹缠绕复合管的工艺相同)
(1.1)竹纤维预处理:把新鲜的竹材开成竹片,将竹片去青去黄后切削成2m长、1.2mm厚、4mm宽的竹蔑,将竹篾干燥处理,然后将12根竹篾平行排列整齐为一排,整排竹篾的背面衬上网格布,用缝纫机进行缝合,形成竹帘,每排竹帘的头尾对接,并利用缝纫机缝合,形成一条长达数米甚至数十米以上的不间断的竹帘带,收卷获得竹蔑卷待用。
(1.2)制备内衬层:在经抛光的模具上包覆一层0.02mm厚的聚酯薄膜,用胶黏剂、竹纤维无纺布及玻璃纤维针织毡在模具的脱模层上制作厚度达2.5mm的内衬层;内衬层沿管径向由内至外依次为竹纤维无纺布及玻璃纤维针织毡,竹纤维无纺布及玻璃纤维针织毡均浸有胶黏剂,该胶黏剂包括树脂和固化剂,本实施例中树脂选用防腐性能优异的乙烯基酯树脂。
(1.3)制备结构层:待内衬层固化后,将竹帘带退卷,将其平整地缠绕在模具的内衬层上,竹帘带在缠绕的过程中,需浸润胶黏剂,缠绕一层或一层以上竹帘带,达到设计厚度,缠绕方式是先环向缠绕20mm厚度,再轴向缠绕8mm厚度,最后环向缠绕6mm厚度;缠绕完毕后,对管道加热到85℃固化115分钟,获得竹纤维结构层,其中,胶黏剂包括树脂和固化剂,树脂具体为环氧树脂。
(1.4)制备外防护层:在竹纤维层外面涂刷一层防水防腐较好的乙烯基酯树脂以获得厚约2mm的外防护层,以此制备获得弯头母管。
(2)根据弯头尺寸绘制展开图,根据图样在缠绕制备的弯头母管的外表面划出切割线,沿切割线切割得到五个分管,如图4所示;
(3)将分管的切割处打磨出长度为20mm的内衬层,将打磨出内衬层的五个分管依次对接呈圆弧状,圆弧状对应的圆心角为90°,如图5所示;
(4)在对接处的内表面和外表面用浸润有环氧树脂的玻璃纤维针织毡糊制成对接处的内衬层,之后进行加热固化待内衬层固化后;待内衬层固化后,在糊制的内衬层外以竹纤维毡和胶为原料糊制内衬增强层,然后加热固化;待内衬增强层固化后,在内衬增强层的外部糊制纤维增强复合材料结构层,增强纤维可以为玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维等高强度纤维,浸润相应树脂胶黏剂复合而成;待结构层固化后在其外表面涂刷一层防水防腐较好的乙烯基酯树脂以进行防腐处理,制备获得所需的90°弯头,如图6所示。
本领域的技术人员容易理解,以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种竹缠绕复合弯头的制备方法,其特征在于,该方法包括如下步骤:
(1)首先缠绕制备弯头母管,该弯头母管为竹缠绕复合管,径向由内至外依次包括内衬层、结构层和外防护层;
(2)在缠绕制备的弯头母管上划线切割,得到多个纵截面呈梯形的分管;
(3)将分管的切割边缘打磨出内衬层;
(4)将分管按顺序对接,先把相邻两分管对接处的内衬层对牢,再在对接处的内表面和外表面分别糊制内衬层,之后固化;
(5)待内衬层固化后,在对接处糊制纤维增强复合材料结构层,之后固化,固化后进行外表面防腐处理,制备获得所需的弯头。
2.如权利要求1所述的竹缠绕复合弯头的制备方法,其特征在于,所述打磨出的内衬层的长度为10-20mm。
3.如权利要求2所述的竹缠绕复合弯头的制备方法,其特征在于,所述在对接处糊制内衬层具体为:用浸润环氧树脂胶黏剂的玻璃纤维表面毡或玻璃纤维针织毡糊制对接处的内表面和外表面制成对接处的内衬层。
4.如权利要求3所述的竹缠绕复合弯头的制备方法,其特征在于,所述纤维增强复合材料结构层由高强度纤维和树脂胶黏剂复合而成,所述高强度纤维为玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维中的一种或多种。
5.如权利要求4所述的竹缠绕复合弯头的制备方法,其特征在于,在糊制的内衬层处以竹纤维毡和胶为原料先糊制内衬增强层,然后在内衬增强层的外部糊制纤维增强复合材料结构层。
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