CN110370674A - 一种橡胶桶状制品的缠绕成型制备方法及桶状制品 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种橡胶桶状制品的缠绕成型制备方法及桶状制品。所述的方法包括：在芯模上形成内衬层；将干纤维以缠绕角α连续缠绕并布满于所述内衬层的表面，其中α满足：0°＜α＜90°；若所述内衬层表面缠绕的干纤维的纱片数达到预定数量n，则停止干纤维的缠绕，以形成纤维增强层，n为正整数；在所述纤维增强层上形成保护层，以制备出桶状制品。采用本发明的实施例，橡胶桶状制品纤维增强层无交叉点加固结构可消除纤维间的摩擦，提高产品承载能力、平衡性、耐疲劳等动态性能，提高橡胶桶状制品的可靠性及使用寿命等。此外该干纤维无交叉增强结构橡胶桶状制品缠绕成型制备方法可由缠绕设备实现加工。

Description

一种橡胶桶状制品的缠绕成型制备方法及桶状制品

技术领域

本发明属于增强橡胶制品成型领域，尤其涉及一种橡胶桶状制品的缠绕成型制备方法及橡胶桶状制品。

背景技术

增强橡胶桶状制品具有轻质、耐冲击、高弹性、弯曲性好、低成本等优点，广泛应用于航空航天、船舶、海洋、汽车等领域。如军舰、潜艇用的大口径高压柔性接管、智能气囊隔振器等及民用的空气弹簧、疏浚软管、膨胀节、管塞及橡胶起重器等。传统的增强橡胶制品采用经裁切的帘线增强橡胶带分层缠绕后充压膨胀成型，导致增强纤维不连续、帘线存在交叉且无法精确铺放，从而极大地影响橡胶桶状制品性能、质量及成型效率。

发明内容

本发明的目的在于解决现有增强橡胶桶状制品成型方法中纤维增强层纤维不连续、交叉，致使增强橡胶桶状制品在反复充放气过程中纤维交叉处发生摩擦，极大地影响橡胶桶状制品的动态性能，降低其可靠性及使用寿命等问题。

一方面，本发明实施例提供一种干纤维无交叉增强结构橡胶桶状制品缠绕成型制备方法，所述的方法包括：在芯模上形成橡胶桶状制品内衬层；将干纤维以缠绕角α连续缠绕并布满于所述内衬层的表面，其中α满足：0°＜α＜90°；若所述内衬层表面缠绕的干纤维的纱片数达到预定数量n，则停止干纤维的缠绕，以形成纤维增强层，n为正整数；在所述纤维增强层上形成保护层，以制备出桶状制品。

另一方面，本发明实施例提供一种橡胶桶状制品，由所述的方法制备而成；所述橡胶桶状制品包括：内衬层、形成在所述内衬层上的纤维增强层以及形成在所述纤维增强层上的保护层。

所述芯模的第一端的端部和所述芯模的第二端的端部均设置有排针，以在所述芯模换向旋转时防止纱线滑动。所述排针的每两个相邻的针之间的距离为单个干纤维的纱片宽度。芯模的截面半径为r，干纤维的单根纱线直径为b，单个干纤维的纱片宽度w，w满足b≤w≤2πrcosα，n和α满足：

所述桶状制品包括：内衬层、形成在所述内衬层上的固定缠绕角的纤维增强层以及形成在所述纤维增强层上的保护层。

本发明的有益效果：由于所述的纤维增强层无纤维交叉点，纤维连续无断点，桶状制品在反复充放气过程中可消除纤维间的摩擦，提高产品承载能力、平衡性、耐疲劳等动态性能，提高桶状制品的可靠性及使用寿命等。由于缠绕角α(0°＜α＜90°)可满足桶状制品的应用领域力学性能要求任意设定，提高了桶状制品的可设计性。所述方法可由缠绕设备自动完成干纤维无交叉增强结构橡胶桶状制品的加工，其加工效率比铺放橡胶帘子布高、纤维增强结构稳定性较铺放橡胶帘子布好。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1是本发明实施例的纤维增强层缠绕示意图；

图2是本发明实施例的断层结构示意图；

图3是本发明实施例的缠绕后结构示意图。

图中：1.干纤维，2.内衬层，3.纤维增强层，4.芯模，5.排针，6.芯模连杆。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明，并不被配置为限定本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。

本发明实施例提供一种橡胶桶状制品的缠绕成型制备方法，包括S101至S104。

S101，如图1、图2所示，在芯模4上形成内衬层2。

S102，将干纤维1以缠绕角α连续缠绕并布满于内衬层2的表面，其中α满足：0°＜α＜90°。

其中，缠绕角α可以是固定的。

其中，在S102中，缠绕一片干纤维1的步骤包括：

S1021，干纤维1沿第一水平方向运动，芯模4相对于干纤维1顺时针旋转，第一水平方向为芯模4的第一端至芯模4的第二端的方向。

其中，干纤维1沿第一水平方向运动的速度与芯模4的旋转运动速度的比k恒定。

S1022，若干纤维1停止沿第一水平方向运动，则芯模4相对于干纤维1继续顺时针方向旋转θ，并停止顺时针方向的旋转。

S1023，干纤维1沿第二水平方向运动，芯模4相对于干纤维1逆时针旋转，第二水平方向为芯模4的第二端至芯模4的第一端的方向。

其中，干纤维1沿第二水平方向运动的速度与芯模4的旋转运动速度的比k恒定。k满足公式1：

k＝2πrcotα (1)

S1024，若干纤维1停止沿第二水平方向运动，则芯模4相对于干纤维1继续逆时针方向旋转θ，并停止逆时针方向的旋转。θ满足公式2：

θ＝360°/n (2)

采用单根或多根干纤维1以任意固定缠绕角α连续缠绕并布满于内衬层2表面形成纤维增强层3。单层纤维增强层3无纤维交叉点，纤维连续无断点，纤维与纤维之间无压纱、分缝。该方法可由缠绕设备自动完成干纤维无交叉增强结构橡胶桶状制品的加工。

S103，如图3所示，若内衬层2表面缠绕的干纤维1的纱片数达到预定数量n，则停止干纤维1的缠绕，以形成纤维增强层3，n为正整数。

其中，n和α满足公式3：

其中，w为单个干纤维1的纱片宽度，r为芯模4的截面半径。

w满足公式4：

b≤w≤2πrcosα (4)

其中，b为干纤维1的单根纱线直径。

S104，在纤维增强层3上形成保护层，以制备出桶状制品。

在本发明的一个实施例中，芯模4的第一端的端部和芯模4的第二端的端部均设置有排针5，以在芯模4换向旋转时防止纱线滑动。

其中，排针5的每两个相邻的针之间的距离为单个干纤维1的纱片宽度。

在本发明实施例中，对于干纤维无交叉增强结构潜艇用的高压柔性接管，芯模连杆6由自动缠绕装备卡盘卡住，自动缠绕装备的出纱嘴带动干纤维1沿芯模4的第一端至芯模4的第二端的方向运动，芯模4相对于干纤维1顺时针旋转，当纤维运动至芯模4的第二端时，干纤维1停止运动，芯模4相对于干纤维1继续顺时针方向旋转θ，并停止顺时针方向的旋转；之后干纤维1沿芯模4的第二端至芯模4的第一端的方向运动，芯模4相对于干纤维1逆时针旋转，当纤维运动至芯模4的第一端时，干纤维1停止运动，芯模4相对于干纤维1继续逆时针方向旋转θ，并停止逆时针方向的旋转；干纤维1运动的速度与芯模4的旋转运动速度的比为k恒定，由此形成的单层纤维增强层3无纤维交叉点，纤维连续无断点，提高产品承载能力、平衡性、耐疲劳等动态性能，提高高压柔性接管的可靠性及使用寿命。固定缠绕角α可在0°＜α＜90°的范围内任意设定，提高了高压柔性接管的可设计性。

本发明实施例采用单根或多根干纤维1以任意固定缠绕角α连续缠绕并布满于橡胶桶状制品内衬层2表面形成纤维增强层3。单层纤维增强层3无纤维交叉点，纤维连续无断点，纤维与纤维之间无压纱、分缝。橡胶桶状制品纤维增强层3无交叉点加固结构可消除纤维间的摩擦，提高产品承载能力、平衡性、耐疲劳等动态性能，提高橡胶桶状制品的可靠性及使用寿命。

本发明的有益效果：由于的纤维增强层无纤维交叉点，纤维连续无断点，桶状制品在反复充放气过程中可消除纤维间的摩擦，提高产品承载能力、平衡性、耐疲劳等动态性能，提高桶状制品的可靠性及使用寿命等。由于缠绕角α(0°＜α＜90°)可满足桶状制品的应用领域力学性能要求任意设定，提高了桶状制品的可设计性。该方法可由缠绕设备自动完成干纤维无交叉增强结构橡胶桶状制品的加工，其加工效率比铺放橡胶帘子布高、纤维增强结构稳定性较铺放橡胶帘子布好。

本发明实施例提供一种橡胶桶状制品，由上述的方法制备而成；橡胶桶状制品包括：内衬层、形成在内衬层上的纤维增强层以及形成在纤维增强层上的保护层。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种橡胶桶状制品的缠绕成型制备方法，其特征在于，包括：

在芯模上形成内衬层；

将干纤维以缠绕角α连续缠绕并布满于所述内衬层的表面，其中α满足：0°＜α＜90°；

若所述内衬层表面缠绕的干纤维的纱片数达到预定数量n，则停止干纤维的缠绕，以形成纤维增强层，n为正整数；

在所述纤维增强层上形成保护层，以制备出桶状制品。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，缠绕一片干纤维的步骤包括：

干纤维沿第一水平方向运动，所述芯模相对于干纤维顺时针旋转，所述第一水平方向为所述芯模的第一端至所述芯模的第二端的方向；

若干纤维停止沿所述第一水平方向运动，则所述芯模相对于干纤维继续顺时针方向旋转θ，并停止顺时针方向的旋转；

干纤维沿第二水平方向运动，所述芯模相对于干纤维逆时针旋转，所述第二水平方向为所述芯模的第二端至所述芯模的第一端的方向；

若干纤维停止沿所述第二水平方向运动，则所述芯模相对于干纤维继续逆时针方向旋转θ，并停止逆时针方向的旋转。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，θ＝360°/n。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

干纤维沿所述第一水平方向运动的速度与所述芯模的旋转运动速度的比k恒定；

干纤维沿所述第二水平方向运动的速度与所述芯模的旋转运动速度的比k恒定；

其中，k满足：k＝2πrcotα，r为所述芯模的截面半径。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述芯模的第一端的端部和所述芯模的第二端的端部均设置有排针，以在所述芯模换向旋转时防止纱线滑动。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述排针的每两个相邻的针之间的距离为单个干纤维的纱片宽度。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，n和α满足：

其中，w为单个干纤维的纱片宽度，r为所述芯模的截面半径。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，w满足：

b≤w≤2πrcosα，

其中，b为干纤维的单根纱线直径。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，缠绕角α固定。

10.一种橡胶桶状制品，其特征在于，由权利要求1-9中任一项所述的方法制备而成；

所述橡胶桶状制品包括：内衬层、形成在所述内衬层上的纤维增强层以及形成在所述纤维增强层上的保护层。