CN114274560A - 一种密封压力容器的成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种密封压力容器的成型方法，包括在制备的内胆外，通过多次成型材料的均匀喷涂，并进行预固化成型，直至成型材料达到设计厚度形成密封层，然后在密封层外表面铺设网格布后共固化成型，通过气密性检测合格后，在密封层外缠绕浸润树脂的纤维束至设计厚度，固化成型后拆除内胆，制得密封容器，通过在内胆提供密封层的成型支撑，提高密封层的稳定性，并利用成型材料的多次均匀喷涂，提高密封层的结构性能，提高密封层的韧性和耐温能力，在容器内部承受压力时，密封层形成内外应力的缓冲，减少应力不均匀导致结构连接失效并通过气密性检测提高良品率，省去后续不必要的成型步骤操作，节约资源，提高效率。
Description
技术领域
本申请涉及压力容器成型技术领域，特别涉及一种密封压力容器的成型方法。
背景技术
纤维复合材料具有轻质、强度高、刚度高、可设计性等优点，是一种非常优良的结构材料，尤其是在航天航空以及压力容器领域，越来越多的制品采用碳纤维复合材料替代金属材料，达到进一步减轻重量，提高承载的能力。全复合材料高压容器也是高压容器发展的一种必然趋势，而在其成型过程中，对压力容器的密封性很难控制，成型后的压力容器依然存在泄露风险，导致在使用过程中，气密性低，存在很大的不稳定性。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本申请提供一种密封压力容器的成型方法，以解决现有技术中的压力容器成型方法无法达到密封性的设计要求问题。
本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：
一种密封压力容器的成型方法，其包括：
S1.制备内胆，并在所述内胆的外表面上铺设脱模布；
S2.在内胆上的脱模布外均匀喷涂单次厚度的成型材料后，进行预固化成型；
S3.重复S2，直至成型材料达到设计厚度，形成密封层；
S4.在密封层外表面铺设网格布，进行共固化成型；
S5.在内胆内进行气密性检测；
S6.气密性合格后，在密封层外缠绕浸润树脂的纤维束至设计厚度，固化成型后拆除内胆，制得密封容器。
进一步地，所述内胆为通过环氧树脂预制的薄壁结构。
进一步地，所述成型材料为硅橡胶。
进一步地，所述硅橡胶中混合有稀释剂，且混合所述稀释剂后的所述硅橡胶的粘度为500-1000mpa.s。
进一步地，所述稀释剂为丙酮或乙醇。
进一步地，所述纤维束为碳纤维、芳纶纤维或玻璃纤维，所述树脂为环氧树脂或氰酸酯树脂。
进一步地，步骤S2中，预固化成型的过程是置于不超过60℃环境中静置4小时以上。
进一步地，步骤S4中，共固化成型的过程是置于不超过80℃环境中静置4小时以上。
进一步地，步骤S5中，气密性检测的过程是：向内胆内充入压力不低于0.1MPa的空气，保压并持续进行至少20分钟的压力监测，压力值不下降即为气密性合格。
进一步地，所述网格布的网孔的长度和宽度均不超过2mm，且所述网格布的厚度不大于0.2mm。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明通过在制备的内胆外，通过多次成型材料的均匀喷涂，并进行预固化成型，直至成型材料达到设计厚度形成密封层，然后在密封层外表面铺设网格布后共固化成型，通过气密性检测合格后，在密封层外缠绕浸润树脂的纤维束至设计厚度，固化成型后拆除内胆，制得密封容器，通过在内胆提供密封层的成型支撑，提高密封层的稳定性，并利用成型材料的多次均匀喷涂，提高密封层的结构性能，提高密封层的韧性和耐温能力，在容器内部承受压力时，密封层形成内外应力的缓冲，减少应力不均匀导致结构连接失效，在内胆与密封层之间布置脱模布，通过提高粗糙度进而提高粘接强度，且通过网格布提高密封层的表面粗糙度以及粘接表面积，提高密封层的连接稳定性，以及在成型过程中，通过气密性检测提高良品率，提高产品使用过程中的稳定性，省去后续不必要的成型步骤操作，节约资源，提高效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的密封压力容器的结构示意图。
图中：11、网格筋；12、蒙皮；2、密封层；3、外结构层。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步阐述。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本发明的示例实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本发明，并且不应当理解为本发明限制在本文阐述的实施例中。
一种密封压力容器的成型方法，参照图1所示，该成型方法的步骤包括：
S1.制备内胆，并在所述内胆的外表面上铺设脱模布；
S2.在内胆上的脱模布外均匀喷涂单次厚度的成型材料后，进行预固化成型；
S3.重复S2，直至成型材料达到设计厚度，形成密封层2；
S4.在密封层2外表面铺设网格布，进行共固化成型；
S5.在内胆内进行气密性检测；
S6.气密性合格后，在密封层2外缠绕浸润树脂的纤维束至设计厚度，固化成型后形成外结构层3，拆除内胆，制得密封容器。
本实施例的原理是：通过在制备的内胆外，通过多次成型材料的均匀喷涂，并进行预固化成型，直至成型材料达到设计厚度形成密封层2，然后在密封层2外表面铺设网格布后共固化成型，通过气密性检测合格后，在密封层2外缠绕浸润树脂的纤维束至设计厚度，固化成型后拆除内胆，制得密封容器，通过在内胆提供密封层2的成型支撑，提高密封层2的稳定性，并利用成型材料的多次均匀喷涂，提高密封层2的结构性能，提高密封层2的韧性和耐温能力，在容器内部承受压力时，密封层2形成内外应力的缓冲，减少应力不均匀导致结构连接失效，在内胆与密封层2之间布置脱模布，通过提高粗糙度进而提高粘接强度，且通过网格布提高密封层2的表面粗糙度以及粘接表面积，提高密封层2的连接稳定性，以及在成型过程中，通过气密性检测提高良品率，提高产品使用过程中的稳定性，省去后续不必要的成型步骤操作，节约资源，提高效率。
进一步地，在上述实施例的基础上，所述内胆为通过环氧树脂预制的薄壁结构。
具体的，上述内胆可采用橡胶分瓣软模制备出网格筋11+蒙皮12结构(蒙皮12厚度不超过1mm)的内胆，并采用聚四氟乙烯布作为脱模布辅助固化成型，提高内胆表面粗糙度。
且上述内胆的预制过程，可以采用预浸布铺层-热压工艺、纤维缠绕工艺、预浸丝铺丝工艺等方法制备，内胆固化时。
进一步地，在上述实施例的基础上，所述成型材料为硅橡胶。
具体的，上述硅橡胶为改性硅橡胶材料，提高密封层2的韧性及耐温性能。
其中，硅橡胶是指主链由硅和氧原子交替构成，硅原子上通常连有两个有机基团的橡胶。普通的硅橡胶主要由含甲基和少量乙烯基的硅氧链节组成。苯基的引入可提高硅橡胶的耐高、低温性能，三氟丙基及氰基的引入则可提高硅橡胶的耐温及耐油性能。硅橡胶耐低温性能良好，一般在-55℃下仍能工作。引入苯基后，可达-73℃。硅橡胶的耐热性能也很突出，在180℃下可长期工作，稍高于200℃也能承受数周或更长时间仍有弹性，瞬时可耐300℃以上的高温。硅橡胶的透气性好，氧气透过率在合成聚合物中是最高的。此外，硅橡胶还具有生理惰性、不会导致凝血的突出特性。
硅橡胶分热硫化型(高温硫化硅胶HTV)、室温硫化型(RTV)，其中室温硫化型又分缩聚反应型和加成反应型。高温硅橡胶主要用于制造各种硅橡胶制品，而室温硅橡胶则主要是作为粘接剂、灌封材料或模具使用。热硫化型用量最大，热硫化型又分甲基硅橡胶(MQ)、甲基乙烯基硅橡胶(VMQ，用量及产品牌号最多)、甲基乙烯基苯基硅橡胶PVMQ(耐低温、耐辐射)，其他还有睛硅橡胶、氟硅橡胶等。
进一步地，在上述实施例的基础上，所述硅橡胶中混合有稀释剂，且混合所述稀释剂后的所述硅橡胶的粘度为500-1000mpa.s。
通过在硅橡胶中加入稀释剂，来减小硅橡胶粘度，避免硅橡胶粘度过大导致的均匀性差问题，提高成型材料每次喷涂操作的厚度均匀性与可控性。
进一步地，在上述实施例的基础上，所述稀释剂为丙酮或乙醇。
稀释剂利用丙酮或乙醇的易挥发非反应性，不影响硅橡胶的性能也能快速挥发掉，便于控制。
进一步地，在上述实施例的基础上，所述纤维束为碳纤维、芳纶纤维或玻璃纤维，所述树脂为环氧树脂或氰酸酯树脂。
进一步地，在上述实施例的基础上，步骤S2中，预固化成型的过程是置于不超过60℃环境中静置4小时以上，以提高两次成型材料喷涂之间的连接稳定性，避免两层成型材料无法粘接或者单层成型材料没有成型。
进一步地，在上述实施例的基础上，步骤S4中，共固化成型的过程是置于不超过80℃环境中静置4小时以上，以使多层喷涂的成型材料能具有整体稳定性。
进一步地，在上述实施例的基础上，步骤S5中，气密性检测的过程是：向内胆内充入压力不低于0.1MPa的空气，保压并持续进行至少20分钟的压力监测，压力值不下降即为气密性合格，已确定产品的初步耐压性能，避免产品制作完之后，导致资源浪费和效率低下。
进一步地，在上述实施例的基础上，所述网格布的网孔的长度和宽度均不超过2mm，且所述网格布的厚度不大于0.2mm，提高压力承受能力，提高韧性。
具体运用：
1)采用橡胶分瓣软模制备出网格筋11+蒙皮12结构内胆，并采用聚四氟乙烯布作为脱模布辅助固化成型，网格筋11截面尺寸为5mm×10mm矩形，蒙皮12厚度1mm。
2)在硅橡胶内添加丙酮，并控制粘度为800mpa.s。
3)采用橡胶喷涂工艺成型，在内胆外喷涂3次硅橡胶，每次喷涂厚度为0.2mm，每次喷涂后在30℃环境中放置6h进行预固化处理，使其进行初步凝胶。
4)在表面均匀的铺覆一层碳纤维网格布。
5)在60℃环境中放置6h进行共固化。
6)封闭内胆两端极孔，采用真空法进行检测，对内胆内部进行抽真空至-0.099MPa，保压20min，监测内胆真空压力变化，其真空压力保持在-0.098MPa，满足要求。
7)采用浸润环氧树脂的T800碳纤维，通过非测地线缠绕工艺成型4mm，在70℃环境中放置5h固化后形成外结构层3，拆除内胆得到密封容器。
应当理解，术语第一、第二等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。尽管本文可以使用术语第一、第二等等来描述各种单元，这些单元不应当受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个单元和另一个单元。例如可以将第一单元称作第二单元，并且类似地可以将第二单元称作第一单元，同时不脱离本发明的示例实施例的范围。
应当理解，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，单独存在B，同时存在A和B三种情况，本文中术语“/和”是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，A/和B，可以表示：单独存在A，单独存在A和B两种情况，另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。
应当理解，在本发明的描述中，术语“上”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系，是该公开产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本文使用的术语仅用于描述特定实施例，并且不意在限制本发明的示例实施例。如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”意在包括复数形式，除非上下文明确指示相反意思。还应当理解术语“包括”、“包括了”、“包含”、和/或“包含了”当在本文中使用时，指定所声明的特征、整数、步骤、操作、单元和/或组件的存在性，并且不排除一个或多个其他特征、数量、步骤、操作、单元、组件和/或他们的组合存在性或增加。
在下面的描述中提供了特定的细节，以便于对示例实施例的完全理解。然而，本领域普通技术人员应当理解可以在没有这些特定细节的情况下实现示例实施例。在其他实施例中，可以不以非必要的细节来示出众所周知的过程、结构和技术，以避免使得示例实施例不清楚。
以上仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种密封压力容器的成型方法，其特征在于，其包括：
S1.制备内胆，并在所述内胆的外表面上铺设脱模布；
S2.在内胆上的脱模布外均匀喷涂单次厚度的成型材料后，进行预固化成型；
S3.重复S2，直至成型材料达到设计厚度，形成密封层；
S4.在密封层外表面铺设网格布，进行共固化成型；
S5.在内胆内进行气密性检测；
S6.气密性合格后，在密封层外缠绕浸润树脂的纤维束至设计厚度，固化成型后拆除内胆，制得密封容器。
2.如权利要求1所述密封压力容器的成型方法，其特征在于：所述内胆为通过环氧树脂预制的薄壁结构。
3.如权利要求1所述密封压力容器的成型方法，其特征在于：所述成型材料为硅橡胶。
4.如权利要求3所述密封压力容器的成型方法，其特征在于：所述硅橡胶中混合有稀释剂，且混合所述稀释剂后的所述硅橡胶的粘度为500-1000mpa.s。
5.如权利要求4所述密封压力容器的成型方法，其特征在于：所述稀释剂为丙酮或乙醇。
6.如权利要求1所述密封压力容器的成型方法，其特征在于：所述纤维束为碳纤维、芳纶纤维或玻璃纤维，所述树脂为环氧树脂或氰酸酯树脂。
7.如权利要求1所述密封压力容器的成型方法，其特征在于：步骤S2中，预固化成型的过程是置于不超过60℃环境中静置4小时以上。
8.如权利要求1所述密封压力容器的成型方法，其特征在于：步骤S4中，共固化成型的过程是置于不超过80℃环境中静置4小时以上。
9.如权利要求1所述密封压力容器的成型方法，其特征在于：步骤S5中，气密性检测的过程是：向内胆内充入压力不低于0.1MPa的空气，保压并持续进行至少20分钟的压力监测，压力值不下降即为气密性合格。
10.如权利要求1所述密封压力容器的成型方法，其特征在于：所述网格布的网孔的长度和宽度均不超过2mm，且所述网格布的厚度不大于0.2mm。
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| CN111947018A (zh) * | 2020-09-25 | 2020-11-17 | 天津爱思达新材料科技有限公司 | 具有内网格筋的复合材料气瓶及其缠绕成型方法 |
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2021
- 2021-12-30 CN CN202111682555.5A patent/CN114274560A/zh active Pending
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