CN112318892B - 玻璃钢编织拉挤缠绕管及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了玻璃钢编织拉挤缠绕管及其制备方法，包括如下技术步骤：1)制衬；2)缠绕；3)固化：缠绕完成后将带有管材的模具立即吊装到固化工位，并开动主轴使模具处于匀速转动状态进行固化；4)拉挤：用牵引机将固化进行中的管道拉出，牵引速度与缠绕速度同步，由电脑自动控制；5)切割：用切割机按设定长度切断。本发明在制衬步骤中，在促进剂、固化剂和树脂混合的时候，加入了增强剂，增强剂由纳米氧化硅、丙酮、二乙烯基四甲基二硅氧烷铂络合物按照1：4：0.05的质量比混合均匀得到，通过二乙烯基四甲基二硅氧烷铂络合物的交联作用，增强剂中二乙烯基四甲基二硅氧烷铂络合物的存在能防止管道的内外层分离。
Description
【技术领域】
本发明涉及玻璃钢管道技术领域，具体涉及玻璃钢编织拉挤缠绕管及其制备方法。
【背景技术】
玻璃钢管道是一种废金属管道，玻璃钢管道是用质量和树脂一样的玻璃纤维安照一定的工艺一层一层缠绕在旋转地芯模上的一种管道，它的特点是质量轻，强度高，耐腐蚀性强，与具备相同功能的产品相比，玻璃钢管具有耐腐蚀性强、耐热抗冻性好、质量轻、强度高、运输安装方便、电热绝缘性好、不生锈、可设计性强、连接方式多样、可修复性强等优点。随着我国经济的飞速发展，对市政工程，电力系统，化工行业，通信，水利灌溉安全的要求也日益提高，对管道的要求也越来越高，长期以来，传统输送管道以水泥管，铁管，PE，PVC为主，各存在其材质本身造成的缺点，逐渐被各种新型管道所替代；玻璃钢管作为一种新型管材得到了广泛应用。
目前，复合材料应用于玻璃钢管中是一种趋势，相应的玻璃钢管制品成型工艺有多种，如缠绕成型、拉挤成型、模压成型、编织成型、真空注射成型等。拉绕玻璃钢管道表面绝大部分采用纵向玻纤纱并列排布，受气候，时间影响，易出现微裂纹，水分通过管道的裂纹逐渐侵蚀管道，造成管道及早损坏。为了解决表面裂纹问题，一般的方法是在内外表面设计纤维毡层，但纤维毡不能成圆筒，必须两片或多片组成，这样导致纵向有不整齐的接缝，工艺常常难以控制，表观效果不好，专利CN102777708B采用纤维编织工艺，内外表面形成一个完整的圆筒，虽然很好解决了这个问题，但编织工艺需要将纱线导到编织机的沙筒上，比较繁琐，且要经常换线，一般生产几百米就要换线，生产效率受到影响。如果在内外表面复合一层针织网，形成一个完整针织圆筒，可以使管道表面得到均衡的张力，有效减少裂纹的产生，并且不需要倒纱工序，可以生产几千米才需要换线，大大提高了生产效率，而且表面效果也美观。
复合材料的编织.缠绕.拉挤工艺中的拉挤速度对复合材料直管固化成型起着至关重要的作用。为了利益最大化，生产厂家希望生产的玻璃钢编织拉挤缠绕管可以在较短的时间内实现较高的生产效率，要求提升拉挤速度。然而较快的拉挤速度会使得复合材料直管匆匆穿过拉挤模具，由于没能完全受热，会出现不完全固化的问题，严重的会导致管道内外层的分离等。同时，缠绕成型的复合材料制品由于轴向力学性能不佳，应用会有局限；拉挤成型的复合材料直管由于承内压强度低，技术应用也存在问题。
如何克服以上问题，在玻璃钢编织拉挤缠绕管制备的过程中，需要做很多的研发工作。
【发明内容】
针对现有玻璃钢管生产中制作需要消耗大量的树脂、限制性资源石英砂等原材料，制作成本较大的不足，本发明提供玻璃钢编织拉挤缠绕管的制备方法，通过在制衬步骤加入增强剂，在拉挤步骤，当管道以较快拉挤速度通过时，可以防止管道在未被完全预热时就进入了凝胶区，导致局部固化过度，从而出现分层、开裂的情况，影响产品质量的问题。
充分发挥材料的作用，提高管道的钢度和寿命。
玻璃钢编织拉挤缠绕管的制备方法，包含如下步骤：
1)制衬：根据设计材料类型、规格备料，清除模具表面杂物，将脱模蜡均匀涂敷于模具外表面，并反复挤压，使模具表面蜡层均匀，厚度合乎设计要求，根据管径不同准备不同规格的薄膜，上膜，将配有促进剂、固化剂和增强剂的树脂充分搅拌后，均匀淋在模具表面，将玻璃表面毡均匀缠绕在模具表面，接着将针织毡缠绕在模具表面，然后将网格布缠绕于针织毡外表面，用压辊反复挤压内衬表面消除气泡后进行远红外深度固化；
所述的促进剂是钴水，固化剂是过氧化甲乙酮，树脂选自不饱和聚酯树脂，其中内衬层树脂选自间苯型不饱和聚酯树脂、双酚A型不饱和聚酯树脂、聚酯树脂或乙烯基酯树脂中的一种；促进剂、固化剂、增强剂和树脂的质量比范围是0.3：(2-3)：2：100；所述的增强剂是将纳米氧化硅、丙酮、二乙烯基四甲基二硅氧烷铂络合物，按照1：4：0.3的质量比混合均匀得到；
2)缠绕：开启缠绕机控制系统，设置参数，检查设备是否运转正常，排纱，根据设计要求将玻璃纤维按照设计线型逐层缠绕在内衬层表面，对承插口轴向进行增强处理，进行外层缠绕，用刮板刮胶回收管道表面富余树脂，管道缠绕完成后，将薄膜缠绕于管道外表面，同时用压板把气泡从薄膜内部挤出；
3)固化：缠绕完成后将带有管材的模具立即吊装到固化工位，并开动主轴使模具处于匀速转动状态进行固化；
4)拉挤：用牵引机将固化进行中的管道拉出，牵引速度与缠绕速度同步，由电脑自动控制；
5)切割：用切割机按设定长度切断，当管道外表面巴氏硬度不低于20时，进行修整，包括修整承口、修整插口、表面处理，当管道外表面巴氏硬度不低于25时，将管道承插口毛边彻底切除，打磨承插口端部毛刺后得到成品管道。
本发明步骤1)所述的备料，是根据设计材料类型、规格准备材料，材料堆放整齐、安全、清洁，严防材料受潮，促进剂和固化剂存放距离不小于5米。
步骤1)所述的清除模具表面杂物，是使模具外表面平整光滑，检查模具结构是否完好，轴头焊缝是否开焊。
步骤1)所述的将脱模蜡均匀涂敷于模具外表面，并反复挤压，是使模具表面蜡层均匀，厚度，合乎设计要求，模具初次使用或连续使用多次需打蜡一次，脱模困难时增加打蜡频次。
步骤1)所述的根据管径不同准备不同规格的薄膜，是指玻璃钢管一般采用50mm和200mm两种规格薄膜，根据管径不同也采用其它宽度薄膜。
步骤1)所述的上膜，是指把200mm宽度薄膜安装至小车托架上，开启主轴、启动小车将薄膜均匀缠绕在模具表面，薄膜搭接宽度按照设计要求，从模具尾部一直缠绕至模具变径处停止，更换50mm薄膜，采用相同方法将50mm宽度薄膜缠绕在模具变径及工作面部位，操作要点：①薄膜张力均匀、搭接宽度(设计值±5mm)、无褶皱；②模具表面与树脂接触部位薄膜完整；③模具工作面及变径处易出现褶皱，重点控制。
步骤1)所述的充分搅拌，是指至少搅拌120min。
步骤1)所述的均匀淋在模具表面，树脂量控制在无富余树脂脱离模具为止。
步骤1)所述的将玻璃表面毡均匀缠绕在模具表面，是通过手工方法将玻璃表面毡均匀缠绕在模具表面，表面毡搭接宽度合乎设计要求(设计值5±2mm)，缠绕过程张力适中，无褶皱，同时将树脂淋于毡层表面，表面毡层树脂含量足够保证针织毡层树脂由内向外渗透，以减少针织毡层气泡的形成。
步骤1)所述的将针织毡缠绕在模具表面，是将针织毡安装于小车托架上，通过小车将针织毡缠绕在模具表面，针织毡搭接宽度合乎设计要求(设计值10±5mm)，缠绕前保证表面毡表面有足够的树脂，无褶皱，模具变径处重点处理，如果树脂量不足以浸透针织毡，在针织毡表面补充树脂，通过压辊挤压使树脂充分浸润针织毡，针织毡面密度一般远大于表面毡，保证有足够的树脂含量，树脂含量符合设计文件要求。
步骤1)所述的然后将网格布缠绕于针织毡外表面，是将网格布安装于小车托架上，将网格布展平，启动小车，通过一定张力将网格布缠绕于针织毡外表面，网格布搭接宽度合乎设计要求(设计值15±5mm)，外表平整。
步骤1)所述的用压辊反复挤压内衬表面消除气泡，是指用压辊反复挤压内衬表面气泡，挤压富余树脂至贫胶区保证内衬表面树脂含量均匀，无气泡，内衬外表面平整，无树脂瘤。
步骤1)所述的远红外深度固化，是指完成的半成品在固化站以20cm/秒的面速度匀速旋转，使其温度保持在45±1℃，当固化硬度不低于40巴氏硬度时，进行下一步工序。
消除气泡后，使模具始终处于匀速转动状态，否则内衬层局将可能出现贫胶现象，采用自然固化或热固化，通过固化，使树脂由液态逐渐聚合成固态，内衬一般采用自然固化，当环境温度低于15℃时采用热固化。
步骤2)所述的设置参数，设置的参数包括：管道直径、管道长度、缠绕角、纱片宽度、机头停角、机尾停角、机头(尾)加减角、内环向层数、内螺旋层数、内环向层数、外螺旋层数。
步骤2)所述的检查设备是否运转正常，是指初次生产或产品规格发生变化时，调试缠绕线型，测量螺距和纱片宽度是否符合设计要求。
步骤2)所述的排纱，是把纱分层均匀有序排列于纱架上，相邻两卷纱首尾相接，将设计数量的纱通过穿纱孔穿过缠绕小车导丝头，纱必须整齐有序排列于纱架上，否则生产过程易出现乱纱现象，相邻两卷纱接头尽可能小，否则当纱通过小车导丝头时易结团。
步骤2)所述的根据设计要求将玻璃纤维按照设计线型逐层缠绕在内衬层表面，确保缠绕线型精确，管头和管尾无滑线现象，玻璃纤维张力均匀合乎设计要求，数量准确，断纱即时补接，管道表面应平整不得出现纱线架空现象，纤维树脂含量均匀，富余树脂应即时回收利用。
步骤2)所述的对承插口轴向进行增强处理，是因为受工艺限制，缠绕时管道承插口只能进行环向缠绕，不能进行螺旋缠绕，因此管道承插口轴向强度严重不足，为了增加管道承插口轴向强度，对承插口轴向进行增强处理，在玻璃纤维缠绕过程中(包括内缠绕和外缠绕)，根据设计工艺要求把玻璃纤维织物依次加入管道承插口部位：①在进行承插口增强时，承口和插口增强方式稍有不同，对于承口，沿管壁方向应把增强材料均匀分布在承口部位，对于插口，沿管壁方向应把增强材料主要分布在插口肋槽以下部位；②在承插口上增强材料时，应使增强材料展开，避免增强材料重叠，以免材料浸润不良；③对于承插口增强材料上的贫胶区要及时通过刮胶装置补胶，以保证增强材料充分浸润。
步骤2)所述的用压板把气泡从薄膜内部挤出，确保薄膜之间无离缝，薄膜与管材外表面之间无气泡。
步骤3)所述的固化，是采用自然固化或热固化，一般采用自然固化，当环境温度低于15℃时采用热固化，当进行热固化时，热源距管道外表面距离不小于20cm，并时刻关注模具转动状态。
步骤4)所述的拉挤，拉挤速度为300-400mm/min，优选350mm/min。
步骤5)所述的修整，是采用装配刀具进行修整，装配刀具由切刀、间隔刀、槽刀、缘刀和平磨刀组成，在装配刀具时严格按照《管道承插口尺寸设计表》要求配刀，以保证插口各部位尺寸准确，同时也避免切伤模具，产品规格发生变化时或原有刀具磨损严重时，根据《管道承插口尺寸设计表》要求重新装配新刀具。
步骤5)所述的修整承口，是调整承口切刀位置，使刀片垂直于管轴方向，根据模具尺寸保留承口倒角长度20±5mm，启动切刀，同时开启水处理系统控制粉尘污染，切除承口毛边，为防止切伤模具，不能一次性切透管道毛边，当切刀距模具外表深度3±1mm时停止切割，未切透部分脱模后，手工切割，此外在脱模时承口毛边对管道承口端部具有保护作用。
步骤5)所述的修整插口，是调整插口刀具位置，使刀片垂直于管轴方向，根据《管道承插口尺寸设计表》要求，测量管道长度，确定切割点，启动磨刀，通过修整机摇轮控制刀具进退刀方向及工作时的磨削力度，同时开启水处理系统控制粉尘污染，修整管道插口肋槽，并切除毛边，严格控制插口密封槽尺寸，修整过程反复测量修整量，当修整量接近于设计尺寸时减慢进刀速度直至达到设计尺寸为止，最后1-2mm厚度应进行干磨，以提高后续工序效率。
步骤5)所述的表面处理，是清除管道插口表面粉尘，待插口外表面完全干燥后，在插口修整面均匀涂刷树脂，涂刷完毕后，保证模具处于匀速转动状态至树脂固化。
本发明还涉及上述制备方法得到的玻璃钢编织拉挤缠绕管，满足JC/T 552-2011《纤维缠绕增强热固性树脂压力管》的性能要求，管材内表面光滑，无龟裂、分层、针孔、杂质、贫胶区、气泡和纤维浸润等现象，管端面平齐，边棱无毛刺，外表面无明显缺陷。
和现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、现有玻璃钢编织拉挤缠绕管在拉挤步骤中，固化反应随着拉挤速度的增加越来越不充分，固化度降低，同样温度下，拉挤速度越快，温度峰值到来时间越早，温度峰值到来越早，当管道以较快拉挤速度通过时，管道容易在并未被完全预热时就进入了凝胶区，此时容易局部固化过度，出现分层、开裂的情况，影响产品质量。本发明在制衬步骤中，在促进剂、固化剂和树脂混合的时候，加入了增强剂，增强剂由纳米氧化硅、丙酮、二乙烯基四甲基二硅氧烷铂络合物按照1：4：0.05的质量比混合均匀得到，纳米氧化硅的平均颗粒半径为15-20nm，通过二乙烯基四甲基二硅氧烷铂络合物的交联作用，作为增强剂，增强剂中二乙烯基四甲基二硅氧烷铂络合物的存在能防止管道的内外层分离。
2、本发明在制衬步骤中添加了增强剂，其中的二乙烯基四甲基二硅氧烷铂络合物的交联作用，能防止树脂裂解收缩，增强剂中二乙烯基四甲基二硅氧烷铂络合物的存在，可以和树脂颗粒缔合形成网状结构，降低了树脂颗粒的迁移性，使树脂颗粒间的空隙减小，黏度也提高，降低干燥应力，增强了管材的完整性，从而改善玻璃管的机械性能。
3、本发明生产工艺得到的玻璃钢编织拉挤缠绕管，与缠绕工艺生产的单根管一次成型不同，该工艺生产的复合材料直管可连续成型后截断成不同长度的产品，不产生端头废料，节约了资源，降低了生产成本。
【具体实施方式】
以下结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明。
实施例1：
玻璃钢编织拉挤缠绕管的制备方法，包括如下技术步骤：
1)制衬：
根据设计材料类型、规格备料，材料堆放整齐、安全、清洁，严防材料受潮，促进剂和固化剂存放距离不小于5米；
清除模具表面杂物，使模具外表面平整光滑，检查模具结构是否完好，轴头焊缝是否开焊，将脱模蜡均匀涂敷于模具外表面，并反复挤压，使模具表面蜡层均匀，厚度合乎设计要求，模具初次使用或连续使用多次需打蜡一次，脱模困难时增加打蜡频次；
根据管径要求，准备50mm规格薄膜；
上膜，把200mm宽度薄膜安装至小车托架上，开启主轴、启动小车将薄膜均匀缠绕在模具表面，薄膜搭接宽度按照设计要求，从模具尾部一直缠绕至模具变径处停止，更换50mm薄膜，采用相同方法将50mm宽度薄膜缠绕在模具变径及工作面部位，操作要点：①薄膜张力均匀、搭接宽度(设计值±5mm)、无褶皱；②模具表面与树脂接触部位薄膜完整；③模具工作面及变径处易出现褶皱，重点控制；
将配有促进剂、固化剂和增强剂的树脂搅拌120min后，均匀淋在模具表面，将玻璃表面毡均匀缠绕在模具表面，通过手工方法将玻璃表面毡均匀缠绕在模具表面，表面毡搭接宽度合乎设计要求(设计值5±2mm)，缠绕过程张力适中，无褶皱，同时将树脂淋于毡层表面，表面毡层树脂含量足够保证针织毡层树脂由内向外渗透，以减少针织毡层气泡的形成，树脂量控制在无富余树脂脱离模具为止；
接着将针织毡缠绕在模具表面，将针织毡安装于小车托架上，通过小车将针织毡缠绕在模具表面，针织毡搭接宽度合乎设计要求(设计值10±5mm)，缠绕前保证表面毡表面有足够的树脂，无褶皱，模具变径处重点处理，如果树脂量不足以浸透针织毡，在针织毡表面补充树脂，通过压辊挤压使树脂充分浸润针织毡，针织毡面密度一般远大于表面毡，保证有足够的树脂含量，树脂含量符合设计文件要求；
然后将网格布缠绕于针织毡外表面，将网格布安装于小车托架上，将网格布展平，启动小车，通过一定张力将网格布缠绕于针织毡外表面，网格布搭接宽度合乎设计要求(设计值15±5mm)，外表平整；用压辊反复挤压内衬表面气泡，挤压富余树脂至贫胶区保证内衬表面树脂含量均匀，无气泡，内衬外表面平整，无树脂瘤后进行远红外深度固化，完成的半成品在固化站以20cm/秒的面速度匀速旋转，使其温度保持在45±1℃，当固化硬度不低于40巴氏硬度时，进行下一步工序；
所述的促进剂是钴水，固化剂是过氧化甲乙酮，树脂选自不饱和聚酯树脂，其中内衬层树脂选自间苯型不饱和聚酯树脂；促进剂、固化剂、增强剂和树脂的质量比是0.3：2：2：100；所述的增强剂是将纳米氧化硅、丙酮、二乙烯基四甲基二硅氧烷铂络合物，按照1：4：0.3的质量比混合均匀得到；
2)缠绕：
开启缠绕机控制系统，设置参数，参数包括：管道直径、管道长度、缠绕角、纱片宽度、机头停角、机尾停角、机头(尾)加减角、内环向层数、内螺旋层数、内环向层数、外螺旋层数；
检查设备是否运转正常，初次生产或产品规格发生变化时，调试缠绕线型，测量螺距和纱片宽度是否符合设计要求；
排纱，是把纱分层均匀有序排列于纱架上，相邻两卷纱首尾相接，将设计数量的纱通过穿纱孔穿过缠绕小车导丝头，纱必须整齐有序排列于纱架上，否则生产过程易出现乱纱现象，相邻两卷纱接头尽可能小，否则当纱通过小车导丝头时易结团；
根据设计要求将玻璃纤维按照设计线型逐层缠绕在内衬层表面，确保缠绕线型精确，管头和管尾无滑线现象，玻璃纤维张力均匀合乎设计要求，数量准确，断纱即时补接，管道表面应平整不得出现纱线架空现象，纤维树脂含量均匀，富余树脂应即时回收利用；
对承插口轴向进行增强处理，为了增加管道承插口轴向强度，对承插口轴向进行增强处理，在玻璃纤维缠绕过程中(包括内缠绕和外缠绕)，根据设计工艺要求把玻璃纤维织物依次加入管道承插口部位：①在进行承插口增强时，承口和插口增强方式稍有不同，对于承口，沿管壁方向应把增强材料均匀分布在承口部位，对于插口，沿管壁方向应把增强材料主要分布在插口肋槽以下部位；②在承插口上增强材料时，应使增强材料展开，避免增强材料重叠，以免材料浸润不良；③对于承插口增强材料上的贫胶区要及时通过刮胶装置补胶，以保证增强材料充分浸润；
进行外层缠绕，用刮板刮胶回收管道表面富余树脂，管道缠绕完成后，将薄膜缠绕于管道外表面，同时用压板把气泡从薄膜内部挤出；
3)固化：缠绕完成后将带有管材的模具立即吊装到固化工位，并开动主轴使模具处于匀速转动状态进行固化，一般采用自然固化，当环境温度低于15℃时采用热固化，当进行热固化时，热源距管道外表面距离不小于20cm，并时刻关注模具转动状态；
4)拉挤：用牵引机将固化进行中的管道拉出，牵引速度与缠绕速度同步，由电脑自动控制，拉挤速度为350mm/min；
5)切割：用切割机按设定长度切断，当管道外表面巴氏硬度不低于20时，进行修整，包括修整承口、修整插口、表面处理，当管道外表面巴氏硬度不低于25时，将管道承插口毛边彻底切除，打磨承插口端部毛刺后得到成品管道；
所述的修整，是采用装配刀具进行修整，装配刀具由切刀、间隔刀、槽刀、缘刀和平磨刀组成，在装配刀具时严格按照《管道承插口尺寸设计表》要求配刀，以保证插口各部位尺寸准确，同时也避免切伤模具，产品规格发生变化时或原有刀具磨损严重时，根据《管道承插口尺寸设计表》要求重新装配新刀具；
所述的修整承口，是调整承口切刀位置，使刀片垂直于管轴方向，根据模具尺寸保留承口倒角长度20±5mm，启动切刀，同时开启水处理系统控制粉尘污染，切除承口毛边，为防止切伤模具，不能一次性切透管道毛边，当切刀距模具外表深度3±1mm时停止切割，未切透部分脱模后，手工切割，此外在脱模时承口毛边对管道承口端部具有保护作用；
所述的修整插口，是调整插口刀具位置，使刀片垂直于管轴方向，根据《管道承插口尺寸设计表》要求，测量管道长度，确定切割点，启动磨刀，通过修整机摇轮控制刀具进退刀方向及工作时的磨削力度，同时开启水处理系统控制粉尘污染，修整管道插口肋槽，并切除毛边，严格控制插口密封槽尺寸，修整过程反复测量修整量，当修整量接近于设计尺寸时减慢进刀速度直至达到设计尺寸为止，最后1-2mm厚度应进行干磨，以提高后续工序效率；
所述的表面处理，是清除管道插口表面粉尘，待插口外表面完全干燥后，在插口修整面均匀涂刷树脂，涂刷完毕后，保证模具处于匀速转动状态至树脂固化。
实施例2：
玻璃钢编织拉挤缠绕管的制备方法，和实施例1相比：
步骤1)的制衬中，根据管径要求，准备200mm规格薄膜；
所述的促进剂是钴水，固化剂是过氧化甲乙酮，树脂选自不饱和聚酯树脂，其中内衬层树脂选自双酚A型不饱和聚酯树脂；促进剂、固化剂、增强剂和树脂的质量比是0.3：3：2：100；
其他步骤同实施例1一样。
实施例3：
玻璃钢编织拉挤缠绕管的制备方法，和实施例1相比：
步骤1)的制衬中，根据管径要求，准备100mm规格薄膜；
所述的促进剂是钴水，固化剂是过氧化甲乙酮，树脂选自不饱和聚酯树脂，其中内衬层树脂选自聚酯树脂或乙烯基酯树脂；促进剂、固化剂、增强剂和树脂的质量比是0.3：2：2：100；
其他步骤同实施例1一样。
对比例1：
和实施例1相比，步骤1)的制衬中，所述的促进剂、固化剂、增强剂和树脂的质量比是0.3：2：0：100，既没有加入增强剂。
其他步骤同实施例1一样。
对比例2：
和实施例1相比，步骤1)的制衬中，所述的增强剂是将纳米氧化硅、丙酮、二乙烯基四甲基二硅氧烷铂络合物，按照1：4：0的质量比混合均匀得到，既增强剂中没有加入二乙烯基四甲基二硅氧烷铂络合物；
其他步骤同实施例1一样。
实验结果：
表1：同一拉挤速度下的固化情况
结果分析：
拉挤步骤中，固化反应随着拉挤速度的增加越来越不充分，固化度降低，同样温度下，拉挤速度越快，温度峰值到来时间越早，温度峰值到来越早，当管道以较快拉挤速度通过时，管道容易在并未被完全预热时就进入了凝胶区，此时容易局部固化过度，出现分层、开裂的情况，影响产品质量。
对比例1和实施例1-3相比，由于对比例1的制衬步骤中，促进剂、固化剂和树脂的混合过程中，没有加入增强剂，对比例1得到的玻璃钢管的分层、开裂比较多，表明对比例1局部固化过度。
对比例2和实施例1-3相比，由于对比例1的制衬步骤中，增强剂中没有加入二乙烯基四甲基二硅氧烷铂络合物，对比例2得到的玻璃钢管的分层、开裂比对比例1有改善，但还是比实施例1-3多，说明增强剂中二乙烯基四甲基二硅氧烷铂络合物的存在能防止管道的内外层分离。
表2：实施例和对比例得到的玻璃钢制品的机械性能
| 序号 | 检验项目 | 计量单位 | 规定值 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例1 | 对比例2 |
| 1 | 环向拉伸强度 | MPa | ≥294 | 318 | 320 | 323 | 296 | 299 |
| 2 | 环向弹性模量 | MPa | ≥24517 | 24900 | 24915 | 24922 | 24555 | 24623 |
| 3 | 轴向拉伸强度 | MPa | ≥147 | 168 | 170 | 171 | 151 | 153 |
| 4 | 轴向弹性模量 | MPa | ≥122500 | 123200 | 123300 | 123200 | 1222600 | 1222700 |
| 5 | 抗压强度 | MPa | ≥235 | 251 | 251 | 250 | 244 | 245 |
结果分析：
1)对比例1和实施例1-3相比，由于对比例1的制衬步骤中，促进剂、固化剂和树脂的混合过程中，没有加入增强剂，对比例1得到的玻璃钢管的环向拉伸强度、环向弹性模量、轴向拉伸强度、轴向弹性模量、抗压强度与实施例相比，都有明显降低，说明对比例1的机械性能差。
2)对比例2和实施例相比，对比例2得到的玻璃钢管的初始力学性能还是和实施例1-3有差距，原因在于对比例1的制衬步骤中，增强剂中没有加入二乙烯基四甲基二硅氧烷铂络合物，说明增强剂中二乙烯基四甲基二硅氧烷铂络合物的存在，可以和树脂颗粒缔合形成网状结构，降低了树脂颗粒的迁移性，使树脂颗粒间的空隙减小，黏度也提高，降低干燥应力，增强了管材的完整性，从而改善玻璃管的机械性能。
上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。
Claims (10)
1.玻璃钢编织拉挤缠绕管的制备方法，其特征在于，包括如下技术步骤：
1)制衬：根据设计材料类型、规格备料，清除模具表面杂物，将脱模蜡均匀涂敷于模具外表面，并反复挤压，使模具表面蜡层均匀，厚度合乎设计要求，根据管径不同准备不同规格的薄膜，上膜，将配有促进剂、固化剂和增强剂的树脂充分搅拌后，均匀淋在模具表面，将玻璃表面毡均匀缠绕在模具表面，接着将针织毡缠绕在模具表面，然后将网格布缠绕于针织毡外表面，用压辊反复挤压内衬表面消除气泡后进行远红外深度固化；
所述的促进剂是钴水，固化剂是过氧化甲乙酮，树脂选自不饱和聚酯树脂，其中内衬层树脂选自间苯型不饱和聚酯树脂、双酚A型不饱和聚酯树脂中的一种；促进剂、固化剂、增强剂和树脂的质量比范围是0.3：(2-3)：2：100；
所述的增强剂是将纳米氧化硅、丙酮、二乙烯基四甲基二硅氧烷铂络合物，按照1：4：0.3的质量比混合均匀得到；
2)缠绕：开启缠绕机控制系统，设置参数，检查设备是否运转正常，排纱，根据设计要求将玻璃纤维按照设计线型逐层缠绕在内衬层表面，对承插口轴向进行增强处理，进行外层缠绕，用刮板刮胶回收管道表面富余树脂，管道缠绕完成后，将薄膜缠绕于管道外表面，同时用压板把气泡从薄膜内部挤出；
3)固化：缠绕完成后将带有管材的模具立即吊装到固化工位，并开动主轴使模具处于匀速转动状态进行固化；
4)拉挤：用牵引机将固化进行中的管道拉出，牵引速度与缠绕速度同步，由电脑自动控制；
5)切割：用切割机按设定长度切断，当管道外表面巴氏硬度不低于20时，进行修整，包括修整承口、修整插口、表面处理，当管道外表面巴氏硬度不低于25时，将管道承插口毛边彻底切除，打磨承插口端部毛刺后得到成品管道。
2.根据权利要求1所述的玻璃钢编织拉挤缠绕管的制备方法，其特征在于：步骤1)所述的根据管径不同准备不同规格的薄膜，是指玻璃钢管采用50mm和200mm两种规格薄膜。
3.根据权利要求1所述的玻璃钢编织拉挤缠绕管的制备方法，其特征在于：步骤1)所述的均匀淋在模具表面，是指树脂量控制在无富余树脂脱离模具为止。
4.根据权利要求1所述的玻璃钢编织拉挤缠绕管的制备方法，其特征在于：步骤1)所述的将玻璃表面毡均匀缠绕在模具表面，是通过手工方法将玻璃表面毡均匀缠绕在模具表面，表面毡搭接宽度合乎设计要求，缠绕过程张力适中，无褶皱，同时将树脂淋于毡层表面，表面毡层树脂含量足够保证针织毡层树脂由内向外渗透。
5.根据权利要求1所述的玻璃钢编织拉挤缠绕管的制备方法，其特征在于：步骤1)所述的深度固化，是指完成的半成品在固化站以20cm/秒的面速度匀速旋转，使其温度保持在45±1℃，当固化硬度不低于40巴氏硬度时，进行下一步工序。
6.根据权利要求1所述的玻璃钢编织拉挤缠绕管的制备方法，其特征在于：步骤2)所述的排纱，是把纱分层均匀有序排列于纱架上，相邻两卷纱首尾相接，将设计数量的纱通过穿纱孔穿过缠绕小车导丝头，纱必须整齐有序排列于纱架上。
7.根据权利要求1所述的玻璃钢编织拉挤缠绕管的制备方法，其特征在于：步骤2)所述的根据设计要求将玻璃纤维按照设计线型逐层缠绕在内衬层表面，是确保缠绕线型精确，管头和管尾无滑线现象，玻璃纤维张力均匀合乎设计要求，数量准确，断纱即时补接，管道表面应平整不得出现纱线架空现象，纤维树脂含量均匀，富余树脂即时回收利用。
8.根据权利要求1所述的玻璃钢编织拉挤缠绕管的制备方法，其特征在于：步骤3)所述的固化，是采用自然固化或热固化，当环境温度低于15℃时采用热固化。
9.根据权利要求1所述的玻璃钢编织拉挤缠绕管的制备方法，其特征在于：步骤5)所述的修整，是采用装配刀具进行修整，装配刀具由切刀、间隔刀、槽刀、缘刀和平磨刀组成。
10.权利要求1-9任一项所述的玻璃钢编织拉挤缠绕管的制备方法得到的玻璃钢编织拉挤缠绕管。
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| GR01 | Patent grant | ||
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