CN112659591A - 一种连续编织缠绕拉挤热塑性复合材料管材及其制造方法 - Google Patents
一种连续编织缠绕拉挤热塑性复合材料管材及其制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112659591A CN112659591A CN202011412339.4A CN202011412339A CN112659591A CN 112659591 A CN112659591 A CN 112659591A CN 202011412339 A CN202011412339 A CN 202011412339A CN 112659591 A CN112659591 A CN 112659591A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pipe
- mixed fiber
- blank
- layer
- yarn
- 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.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
Abstract
本发明涉及一种连续编织缠绕拉挤热塑性复合材料管材，所述的管材采用混纤纱制成，混纤纱由玻璃纤维和有机纤维组成，其中混纤纱中玻璃纤维重量含量为30～70％。其制造方法，具体步骤如下：将混纤纱经并丝或捻线后缠绕到预成型体编织机的纱管上，然后混纤纱从纱管上牵引到芯管上进行编织，混纤纱以芯管为载体编织成特定形状的坯管，坯管进入到模具经加热段加热熔融，冷却段冷却定型，得到管材。本发明的管材可以一步法直接制造连续纤维增强热塑性管材。同时，由于管材采用多层的编织结构，在管材的纵向、环向以及垂直方向都有纤维，提高了在管材不同方向的强度，特别是提高了管材的刚性和冲击性能。
Description
技术领域
本发明涉及管材领域，具体涉及一种连续编织缠绕拉挤热塑性复合材料管材及其制造方法。
背景技术
通过编织、缠绕、拉挤的工艺制造管材在近年来得到了一定程度的发展，这得益于编织、缠绕、拉挤工艺得到的玻璃钢管材具有更好横向的强度、不易开裂。例如专利CN202010480229.5就披露了通过编织、缠绕、拉挤工艺制造热固性不饱和树脂的管材，首先在芯模上编织纤维然后利用模具注胶，加热固化拉挤得到管材。CN 111207250 A专利也披露的类似的技术。这些技术的共同特点是材料用编织、缠绕、拉挤的工艺制造热固性的管材，虽然能够客观上解决单纯的拉挤存在的易开裂的不足，但还是依然存在管材的环刚度和冲击性能不足的缺点。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种环刚度和冲击性能好的连续编织缠绕拉挤热塑性复合材料管材及其制造方法。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种连续编织缠绕拉挤热塑性复合材料管材，所述的管材采用混纤纱制成，混纤纱由玻璃纤维和有机纤维组成，其中混纤纱中玻璃纤维重量含量为30～70％。
优选地，所述的混纤纱中玻璃纤维重量含量为40～60％。
优选地，所述的有机纤维为聚丙烯纤维、涤纶纤维、尼龙6纤维、尼龙66纤维中的一种。
一种连续编织缠绕拉挤热塑性复合材料管材的制造方法，具体步骤如下：将混纤纱经并丝或捻线后缠绕到预成型体编织机的纱管上，然后混纤纱从纱管上牵引到芯管上进行编织，混纤纱以芯管为载体编织成特定形状的坯管，坯管进入到模具经加热段加热熔融，冷却段冷却定型，得到管材。
优选地，所述的坯管在加热段加热熔融时采用逐渐升高温度梯度的加热方式；所述的坯管在冷却段冷却定型时采用逐渐降低温度梯度的降温方式。
优选地，当混纤纱由质量比为6：4的玻璃纤维与聚丙烯纤维混纤纱组成时，坯管在加热段加热熔融时的具体条件如下：150℃-190℃-200℃，坯管在冷却段冷却定型时的具体条件如下：130-100-80-60℃
优选地，当混纤纱由质量比为6：4的玻璃纤维与聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维(涤纶纤维)组成时，坯管在加热段加热熔融时的具体条件如下：240-265-280℃，坯管在冷却段冷却定型时的具体条件如下：200-150-80-60℃。
优选地，所述的混纤纱以芯模为载体编织成三层，第一层的混纤纱经集纱器引出到芯管上，在芯管上按照螺旋线形式的斜交叉编织作为管材的内层，第二层的混纤纱引出后到第一层的编制的坯管上按照经纬交叉编织，作为中间层，第三层也按照螺旋线形式的斜交叉编织作为外层。
本发明的有益效果在于：
1、本发明编织用的纤维是玻璃纤维和有机纤维混纤纱，在混纤纱中玻璃纤维和有机纤维已经分布均匀，在有机纤维熔融后，热塑性树脂可以很好的浸润玻璃纤维，不需要在模具上注入树脂，方法简便、易控。坯管进入成型模具，模具分成加热段和冷却段，加热段熔融混纤纱中的有机纤维，使纤维熔融成树脂，此后进入冷却段，使熔融树脂冷却固化，以利于脱模，并保持管材的形状。
2、管材中纤维的含量通过混纤纱中有机纤维的含量进行控制。
3、本发明的管材可以一步法直接制造连续纤维增强热塑性管材。同时，由于管材采用多层的编织结构，在管材的纵向、环向以及垂直方向都有纤维，提高了在管材不同方向的强度，特别是提高了管材的刚性和冲击性能。同时由于采用编制方式，提高管材层间的剪切强度。这大大优于传统的缠绕或拉挤的工艺得到的管材。
4、本发明的管材制造时，热段加热熔融时采用逐渐升高温度梯度的加热方式；冷却段冷却定型时采用逐渐降低温度梯度的降温方式，可以进一步提高管材的刚性和冲击性能。
附图说明
图1为本发明制备过程图；
附图标记中：10-编织机、11-混纤纱、20-芯管、30-坯管、40-模具、41-加热段、42-冷却段、50-管材。
具体实施例
一种连续编织缠绕拉挤热塑性复合材料管材，所述的管材采用混纤纱制成，混纤纱由玻璃纤维和有机纤维组成，其中混纤纱中玻璃纤维重量含量为30～70％，优选为40～60％。
具体地，所述的有机纤维为聚丙烯纤维、涤纶纤维、尼龙6纤维、尼龙66纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种。
如图1所示：上述连续编织缠绕拉挤热塑性复合材料管材的制造方法，具体步骤如下：将混纤纱经并丝或捻线后缠绕到预成型体编织机的纱管上，然后混纤纱从纱管上牵引到芯管上进行编织，混纤纱以芯管为载体编织成特定形状的坯管，坯管进入到模具经加热段加热熔融，冷却段冷却定型，得到管材。
优选地，所述的坯管在加热段加热熔融时采用逐渐升高温度梯度的加热方式；所述的坯管在冷却段冷却定型时采用逐渐降低温度梯度的降温方式。具体加热和冷却温度的选择跟混纤纱中有机纤维的熔点有关。加热熔融时的最高温度高于熔点，优选，高于熔点5-20℃；冷却时的最低温度低于熔点，优选低于熔点60-100℃。
优选地，所述的混纤纱以芯模为载体编织成三层，第一层的混纤纱经集纱器引出到芯管上，在芯管上按照螺旋线形式的斜交叉编织作为管材的内层，第二层的混纤纱引出后到第一层的编制的坯管上按照经纬交叉编织，作为中间层，第三层也按照螺旋线形式的斜交叉编织作为外层。
实施例1
将800tex的混纤纱(玻璃纤维与聚丙烯纤维组成，玻璃纤维含量60％)的纱锭分别装在编织缠绕机上，编织缠绕三层结构，用芯管采用直径为50mm的尺寸，第一层混纤纱经集纱器引出到芯管上，在芯管上按照螺旋线形式的斜交叉编织作为管材的内层，第二层的混纤纱引出后到第一层的编制的坯管上按照经纬交叉编织，作为中间层，第三层也按照螺旋线形式的斜交叉编织作为外层。编织好的坯管经芯管引导到定型模具中，模具的温度设定为加热段150-190-200℃的逐渐升高的温度梯度设定。冷却段按照130-100-80-60℃逐渐降低的温度设定。经履带式牵引机的牵引，得到内径为50mm壁厚为2mm的编织玻璃纤维增强聚丙烯(PP)管材。
实施例2
将2690tex的混纤纱(玻璃纤维与聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维(涤纶纤维)组成，玻璃纤维含量：60％)的纱锭分别装在编织缠绕机上，编织缠绕优三层，用芯管采用直径为50mm的尺寸，第一层混纤纱经集纱器引出到芯管上，在芯管上按照螺旋线形式的斜交叉编织作为管材的内层，第二层的混纤纱引出后到第一层的编制的坯管上按照经纬交叉编织，作为中间层，第三层也按照螺旋线形式的斜交叉编织作为外层。编织好的坯管经芯管引导到定型模具中，模具的温度设定为加热段240-265-280℃的逐渐升高的温度梯度设定。冷却段按照200-150-80-60℃逐渐降低的温度设定。经履带式牵引机的牵引，得到内径为50mm壁厚为3mm的编织玻璃纤维增强聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)管材。
对比例1
将800tex的玻璃纤维纱锭装在编织缠绕机上，采用直径为50mm的芯管，玻璃纤维经集纱器引到芯管上，编织缠绕三层结构，第一层玻璃纤维经集纱器引出到芯管上，在芯管上按照螺旋线形式的斜交叉编织作为管材的内层，第二层的玻璃纤维引出后到第一层的编制的坯管上按照经纬交叉编织，作为中间层，第三层也按照螺旋线形式的斜交叉编织作为外层。编织好的坯管经芯管引导到拉挤模具上，通过模具树脂注入口，通过计量泵将热塑性的双组分不饱和树脂注入到模具中，浸润坯管，模具的温度设定为加热段100-120-140℃的逐渐升高的温度梯度设定。经履带式牵引机的牵引，得到内径为50mm壁厚为2mm的编织玻璃纤维增强不饱和树脂热固性管材。
对比例2
将1200tex的玻璃纤维纱锭装在编织缠绕机上，采用直径为50mm的芯管，玻璃纤维经集纱器引到芯管上，编织缠绕三层结构，第一层玻璃纤维经集纱器引出到芯管上，在芯管上按照螺旋线形式的斜交叉编织作为管材的内层，第二层的玻璃纤维引出后到第一层的编制的坯管上按照经纬交叉编织，作为中间层，第三层也按照螺旋线形式的斜交叉编织作为外层。编织好的坯管经芯管引导到拉挤模具上，通过模具树脂注入口，通过计量泵将热塑性的双组分不饱和树脂注入到模具中，浸润坯管，模具的温度设定为加热段100-120-140℃的逐渐升高的温度梯度设定。经履带式牵引机的牵引，得到内径为50mm壁厚为3mm的编织玻璃纤维增强不饱和树脂热固性管材。
对比例3
将800tex的混纤纱(玻璃纤维与聚丙烯纤维组成，玻璃纤维含量60％)的纱锭分别装在编织缠绕机上，用芯管采用直径为50mm的尺寸，混纤纱经集纱器引出到芯管上，在芯管上按照螺旋线形式的斜交叉编织，编织好的坯管经芯管引导到定型模具中，模具的温度设定为加热段150-190-200℃的逐渐升高的温度梯度设定。冷却段按照130-100-80-60℃逐渐降低的温度设定。经履带式牵引机的牵引，得到内径为50mm壁厚为2mm的编织玻璃纤维增强聚丙烯(PP)管材。
对比例4
将800tex的混纤纱(玻璃纤维与聚丙烯纤维组成，玻璃纤维含量60％)的纱锭分别装在编织缠绕机上，用芯管采用直径为50mm的尺寸，混纤纱经集纱器引出到芯管上，在芯管上按照经纬交叉编织，编织好的坯管经芯管引导到定型模具中，模具的温度设定为加热段150-190-200℃的逐渐升高的温度梯度设定。冷却段按照130-100-80-60℃逐渐降低的温度设定。经履带式牵引机的牵引，得到内径为50mm壁厚为2mm的编织玻璃纤维增强聚丙烯(PP)管材。
对比例5
将800tex的混纤纱(玻璃纤维与聚丙烯纤维组成，玻璃纤维含量60％)的纱锭分别装在编织缠绕机上，编织缠绕优三层，用芯管采用直径为50mm的尺寸，第一层混纤纱经集纱器引出到芯管上，在芯管上按照螺旋线形式的斜交叉编织作为管材的内层，第二层的混纤纱引出后到第一层的编制的坯管上按照经纬交叉编织，作为中间层，第三层也按照螺旋线形式的斜交叉编织作为外层。编织好的坯管经芯管引导到定型模具中，模具的温度设定为加热段200℃。冷却段按照60℃。经履带式牵引机的牵引，得到内径为50mm壁厚为2mm的编织玻璃纤维增强聚丙烯(PP)管材。
结果分析
1、将实施例1、实施例2、对比例1、对比例2制的管材的性能如下表1所示：
表1为不同管材性能比较表
从表1中可以看出：本发明的方法制备而成的管件的环刚度和冲击性能明显优于对比例。这主要由于热塑性的树脂本身的韧性要远高于热固性树脂，使得管材在抗击性能方面远远高于热固性的复合材料。同时采用混纤纱中有机纤维的存在，使得纤维束更加柔软，纤维在编织过程中不容易发生损伤，较好的保持了玻璃纤维的完整性，从而保证了管材中连续纤维的强度和刚性。
2、将实施例1、对比例3、对比例4制的管材的性能如下表2所示：
表2为不同编制方法得到的管材性能比较表。
从表2中可以看出：采用本发明的三层结构的编制方式，比单独采用经纬交叉编织或螺旋线形式的斜交叉编织得到的管材的环刚度和冲击性能均有所提高。
3、将实施例1、对比例5制的管材的性能如下表3所示：
表3为不同加热冷却方式得到的管材性能比较表。
从表3中可以看出：本发明中加热段加热熔融时采用逐渐升高温度梯度的加热方式；冷却段冷却定型时采用逐渐降低温度梯度的降温方式相较于对比例中就在一个温度下加热，一个温度下冷却的方式，得到的管材的环刚度和冲击性能均有所提高。
Claims (8)
1.一种连续编织缠绕拉挤热塑性复合材料管材，其特征在于：所述的管材采用混纤纱制成，混纤纱由玻璃纤维和有机纤维组成，其中混纤纱中玻璃纤维重量含量为30～70％。
2.根据权利要求1所述的一种连续编织缠绕拉挤热塑性复合材料管材，其特征在于：所述的混纤纱中玻璃纤维重量含量为40～60％。
3.根据权利要求1所述的一种连续编织缠绕拉挤热塑性复合材料管材，其特征在于：所述的有机纤维为聚丙烯纤维、涤纶纤维、尼龙6纤维、尼龙66纤维中的一种。
4.一种连续编织缠绕拉挤热塑性复合材料管材的制造方法，其特征在于：具体步骤如下：将混纤纱经并丝或捻线后缠绕到预成型体编织机的纱管上，然后混纤纱从纱管上牵引到芯管上进行编织，混纤纱以芯管为载体编织成特定形状的坯管，坯管进入到模具经加热段加热熔融，冷却段冷却定型，得到管材。
5.根据权利要求4所述的一种连续编织缠绕拉挤热塑性复合材料管材的制造方法，其特征在于：所述的坯管在加热段加热熔融时采用逐渐升高温度梯度的加热方式；所述的坯管在冷却段冷却定型时采用逐渐降低温度梯度的降温方式。
6.根据权利要求5所述的一种连续编织缠绕拉挤热塑性复合材料管材的制造方法，其特征在于：当混纤纱由质量比为6：4的玻璃纤维与聚丙烯纤维混纤纱组成时，坯管在加热段加热熔融时的具体条件如下：150℃-190℃-200℃，坯管在冷却段冷却定型时的具体条件如下：130-100-80-60℃。
7.根据权利要求5所述的一种连续编织缠绕拉挤热塑性复合材料管材的制造方法，其特征在于：当混纤纱由质量比为6：4的玻璃纤维与聚对苯二甲酸乙二醇酯组成时，坯管在加热段加热熔融时的具体条件如下：240-265-280℃，坯管在冷却段冷却定型时的具体条件如下：200-150-80-60℃。
8.根据权利要求4所述的一种连续编织缠绕拉挤热塑性复合材料管材的制造方法，其特征在于：所述的混纤纱以芯模为载体编织成三层，第一层的混纤纱经集纱器引出到芯管上，在芯管上按照螺旋线形式的斜交叉编织作为管材的内层，第二层的混纤纱引出后到第一层的编制的坯管上按照经纬交叉编织，作为中间层，第三层也按照螺旋线形式的斜交叉编织作为外层。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011412339.4A CN112659591A (zh) | 2020-12-04 | 2020-12-04 | 一种连续编织缠绕拉挤热塑性复合材料管材及其制造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011412339.4A CN112659591A (zh) | 2020-12-04 | 2020-12-04 | 一种连续编织缠绕拉挤热塑性复合材料管材及其制造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112659591A true CN112659591A (zh) | 2021-04-16 |
Family
ID=75401364
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011412339.4A Pending CN112659591A (zh) | 2020-12-04 | 2020-12-04 | 一种连续编织缠绕拉挤热塑性复合材料管材及其制造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112659591A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113320191A (zh) * | 2021-06-01 | 2021-08-31 | 华东理工大学 | 一种高性能热塑性复合材料工字梁的拉挤成型方法 |
| CN115257013A (zh) * | 2022-06-13 | 2022-11-01 | 安徽铸脊新材料科技有限公司 | 一种纤维增强热塑性管材连续成型装置及成型方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1730270A (zh) * | 2005-08-02 | 2006-02-08 | 中材科技股份有限公司 | 一种热塑性复合材料的拉挤成型方法及其成型模 |
| CN105003753A (zh) * | 2015-08-07 | 2015-10-28 | 广东宝通玻璃钢有限公司 | 有关连续纤维增强的热塑性管道及生产方法 |
| CN105952981A (zh) * | 2016-05-20 | 2016-09-21 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 拉挤管材及其制备方法与制造设备 |
| CN111619141A (zh) * | 2019-02-27 | 2020-09-04 | 洛阳双瑞橡塑科技有限公司 | 一种热塑性复合纱拉挤型材成型模具 |
-
2020
- 2020-12-04 CN CN202011412339.4A patent/CN112659591A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1730270A (zh) * | 2005-08-02 | 2006-02-08 | 中材科技股份有限公司 | 一种热塑性复合材料的拉挤成型方法及其成型模 |
| CN105003753A (zh) * | 2015-08-07 | 2015-10-28 | 广东宝通玻璃钢有限公司 | 有关连续纤维增强的热塑性管道及生产方法 |
| CN105952981A (zh) * | 2016-05-20 | 2016-09-21 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 拉挤管材及其制备方法与制造设备 |
| CN111619141A (zh) * | 2019-02-27 | 2020-09-04 | 洛阳双瑞橡塑科技有限公司 | 一种热塑性复合纱拉挤型材成型模具 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113320191A (zh) * | 2021-06-01 | 2021-08-31 | 华东理工大学 | 一种高性能热塑性复合材料工字梁的拉挤成型方法 |
| CN115257013A (zh) * | 2022-06-13 | 2022-11-01 | 安徽铸脊新材料科技有限公司 | 一种纤维增强热塑性管材连续成型装置及成型方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100581794C (zh) | 具有多层环形编织结构在线拉挤玻璃钢管的制备方法 | |
| CN102700153B (zh) | 纤维复合材料传动轴的连续拉挤制造方法及其生产装置 | |
| CN105172169B (zh) | 耐高温碳纤维增强复合材料连续抽油杆及制备装置和方法 | |
| CN100593660C (zh) | 不锈钢纤维增强塑料管道及其生产工艺 | |
| CN101913254B (zh) | 多层纤维复合积层型材的立式拉挤成形工艺及装置 | |
| CN112659591A (zh) | 一种连续编织缠绕拉挤热塑性复合材料管材及其制造方法 | |
| EP2376272B1 (en) | Method of moulding fibre reinforced theromplastic composite tubes | |
| CN101119042A (zh) | 具有多层环形编织结构的玻璃钢绝缘管 | |
| CN212203423U (zh) | 一种玻璃钢管道 | |
| CN102233669B (zh) | 一种frp筋的制备方法以及由该方法制备而成的frp筋 | |
| CN103075112A (zh) | 纤维增强复合材料防偏磨连续抽油杆及其制备装置和方法 | |
| CN201824563U (zh) | 多层纤维复合积层型材的立式拉挤成形装置 | |
| CN108481764A (zh) | 一种利用混合纤维制备格栅条带的方法及装置 | |
| CN106608036A (zh) | 连续纤维布或纤维布套多层共挤出机头模具 | |
| CN114131981A (zh) | 钢筋棒体的制造方法 | |
| CN102235057B (zh) | 一种frp筋 | |
| CN105599323A (zh) | 热塑性复合材料拉挤成型工艺 | |
| CN111941871A (zh) | 热塑性玻璃纤维增强pp复合材料专用玻璃纤维布生产工艺 | |
| CN108638530B (zh) | 一步法制备三明治夹芯结构复合材料注塑成型装置及方法 | |
| CN205395205U (zh) | 热塑性复合材料拉挤成型装置 | |
| CN207177755U (zh) | 连续抽油杆及制备连续抽油杆的设备 | |
| CN109693400A (zh) | 一种纺织用柔性纱的制备方法 | |
| CN109869540A (zh) | 一种frp条带增强热塑性树脂螺旋波纹管 | |
| KR100580226B1 (ko) | 그라우팅용 ｆｒｐ 파이프 및 그 제조방법 | |
| CN113977987A (zh) | 一种复合材料螺旋弹簧的生产方法及设备 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210416 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |