CN210440706U - 一种高强度纤维复合拉绕玻璃钢管道 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种高强度纤维复合拉绕玻璃钢管道，由内至外依次包括浸染热固性基体的内层、第一缠绕层、纵向加强层、第二缠绕层以及外层，通过内外层采用布层，用织布机织布的工艺不存在对纱线的拉扯，因此纱线可选用细纱，得到的布层厚度薄，进而在玻璃钢管厚度一定的条件下，功能性中间层可编织厚度增加，且布层致密性好，从而均可有效增强玻璃钢管的整体性能，加之在该玻璃钢管制作工艺中，直接将编织成型的布层分别包覆于芯膜或第二缠绕层外，大大提高管成型效率，解决了现有技术中存在的内外层厚度大、致密性差、功能性中间层厚度受限从而玻璃钢管整体抗膨胀及弯折性能差、玻璃钢管的成型效率低下的技术问题。

Description

一种高强度纤维复合拉绕玻璃钢管道

技术领域

本实用新型涉及玻璃钢管道领域，具体涉及一种高强度纤维复合拉绕玻璃钢管道。

背景技术

随着我国经济的发展，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，因此选择较好的输送管道更为重要，长期以来，输送管道采用金属材料制成，如钢管、铁管等，传统金属材料管道由于其生产过程能耗大、工序多以及实际使用中在潮湿、污积物、沿海盐雾等恶劣环境中的金属导电性、易锈蚀、寿命短、设施维护费用高等缺点而渐渐被淘汰，取而代之的是各种新型材质管道。

申请号为CN201821363965.7的中国实用新型专利公开了一种高强度纤维编织缠绕拉挤管道，该管道由内至外依次设有浸染热固性基体的内层、纵向加强层、环向加强层、外层，所述内层和外层为编织纤维层，纵向加强层为轴向纤维层，环向加强层为环向纤维层，所述外层的编织纤维层分别包括纤维A、纤维B和轴向纤维C，纤维A和纤维B绕轴向纤维C编织，该技术方案中将管道分成四层，减少了生产工序，提高了生产速度，将外层设置纤维A和纤维B绕轴向纤维C编织，比普通的编织多出了纵向纤维C，增强了管道轴向的抗压强度，并在管体表面形成间隔的凸起状，使得凸起部分与压力物理接触时形成受力区，未凸起部分成为压力释放区，提高了管道的受力强度。

然而在上述技术方案中，内外层均采用编织纤维层，需采用编织机进行编织，编织机编织属于拉伸编织，将纤维纱锭上的纤维一边拉扯一边编织，受限于这种编织工艺，对纤维的抗拉伸强度要求高，纤维太细则无法并线、编织机拉扯过程易被拉断，因此需要选用较粗的纤维，编织出的纤维层厚，由于玻璃钢管的整体厚度一定，若内外编织纤维层很厚，则抗膨胀和抗弯折的环向纤维层及轴向纤维层等功能性中间层的厚度受到限制，且内外编织纤维层采用粗纤维，编织出的纤维层致密性差，进而均影响玻璃钢管的整体性能，且编织机编织速度慢，影响玻璃钢管的成型效率。

于此同时，在现有的玻璃钢管生产时，在各层生产之间均设置有进胶设备，据申请人反应，该方案在生产时由于内层、纵向线穿过进胶设备时会因阻力较大且牵引力不足而导致产品从中间断裂，破坏产品质量及合格率。

因此现有技术中存在内外层厚度大、致密性差、功能性中间层厚度受限从而玻璃钢管整体抗膨胀及弯折性能差、玻璃钢管的成型效率低下以及层层进胶增加产品断裂率而降低产品质量的技术问题。

实用新型内容

针对以上问题，本实用新型提供了一种高强度纤维复合拉绕玻璃钢管道，通过内外层采用更薄更致密的布层，并采用单次注胶工艺，增加功能性中间层可编织厚度并有效增强玻璃钢管的整体抗膨胀及弯折性能，且制作工艺采用直接包覆布层，大大提高管成型效率，解决了现有技术中存在的内外层厚度大、致密性差、功能性中间层厚度受限从而玻璃钢管整体性能差、产品成型效率低下以及层层进胶增加产品断裂率而降低产品质量的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种高强度纤维复合拉绕玻璃钢管道，该管道由内至外依次设置有浸染热固性基体的内层、纵向加强层、缠绕层以及外层，所述内层及外层均为布层，所述内层包覆在用于固化成型的芯膜上，所述外层包覆于所述缠绕层上，所述纵向加强层为轴向纤维层，所述缠绕层为环向纤维层，所述缠绕层以及外层之间一次进注有热固性基体并渗透浸染于所述内层、纵向加强层、缠绕层以及外层之间。

进一步的，所述内层及外层的布层包覆方式为从所述芯膜上方向下包覆。

进一步的，所述内层及外层均为平纹布层。

进一步的，所述内层为平纹布层，所述外层为斜纹布层。

进一步的，所述内层为斜纹布层，所述外层为平纹布层。

进一步的，所述内层及外层均为斜纹布层。

进一步的，所述斜纹布层为斜纹编织结构，其由经线与纬线以一上一下斜向交织形成，且所述经线与纬线所呈的角度α为54°±2°～3°。

进一步的，所述平纹布层为平纹编织结构，其由经线与纬线以一上一下垂直交织形成。

进一步的，所述内层及外层的布层所采用的经线与纬线的直径为0.05-0.15mm。

本实用新型的有益效果在于：

(1)在本实用新型中，通过内外层采用编织布层，由于织布机织布的工艺不存在对线的拉扯，因此纱线可选用细线，得到的编织布层厚度薄，进而在玻璃钢管厚度一定的条件下，功能性中间层可编织厚度增加，同时，通过采用单次进胶工艺，在保障浸染效果的条件下减小热固性基体占用的钢管厚度，进一步增加功能性中间层可编织厚度，通过材料及工艺的双重改进，实现有效增强玻璃钢管的整体性能，且规避层层进胶增大牵引阻力而导致产品易断裂的问题，解决了现有技术中存在的内外层厚度大、致密性差、功能性中间层厚度受限从而玻璃钢管整体抗膨胀及弯折性能差、玻璃钢管的成型效率低下以及层层进胶增加产品断裂率而降低产品质量的技术问题。

(2)在本实用新型中，采用的斜纹布层，由于经纬线呈锐角斜向交织，在生产过程中，当布层被牵引时，斜向交织的经线或纬线与牵引力方向呈锐角，因此经线和纬线均可以沿着牵引力方向被牵引整体向前，减小牵引阻力，避免产生褶皱或发生断裂，提高产品质量和合格率。

(3)在本实用新型中，采用平纹布层的由于经纬线垂直交织，使织物坚牢度高，耐磨性强，平整硬挺，采用具有上述性能的平纹布层，可增加玻璃钢管的耐腐蚀性、耐渗透性能，同时，采用的斜纹布层由于经纬线呈锐角斜向交织，结构相对松软，抗皱性强，富有弹性，良好的弹性为玻璃钢管在受到挤压时提供充分的缓冲，提高玻璃钢管的受力强度，且斜纹布层表面呈或左或右的斜纹纹路，光泽性也好，可增加玻璃钢管的整体美观度。

(4)在本实用新型中，通过内层和外层排列组合方式采用斜纹布层及平纹布层得到多种不同的实施方式，可按照需要进行选择，以适应不同的应用场合，且内外层采用布层，由于纱线更细，因此编织成型的布层致密性相对更好，进一步辅助提升玻璃钢管整体抗膨胀、抗腐蚀性能。

(5)在本实用新型中，可提前用织布机编织成布，在该玻璃钢管制作工艺中，直接将编织成型的布层分别包覆于芯膜或第二缠绕层外，大大缩减编织时间，提高管成型效率。

综上所述，本实用新型具有布层厚度薄密度大、功能性中间层可编织厚度增加、玻璃钢管整体抗膨胀及弯折性能强、玻璃钢管生产成型质量及效率高、产品整体美观度好等优点，尤其适用于玻璃钢管道领域。

附图说明

图1为本实用新型产品各层构造示意图；

图2为本实用新型斜纹布层局部结构示意图；

图3为图2中A处放大示意图；

图4为斜纹布经线及纬线进线方向示意图一；

图5为斜纹布经线及纬线进线方向示意图二；

图6为本实用新型平纹布层局部结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例一

如图1所示，一种高强度纤维复合拉绕玻璃钢管道，该管道由内至外依次设置有浸染热固性基体的内层1、纵向加强层2、缠绕层3以及外层4，所述内层1及外层4均为布层，所述内层1包覆在用于固化成型的芯膜上，所述外层4包覆于所述缠绕层3上，所述纵向加强层2为轴向纤维层，所述缠绕层3为环向纤维层，所述缠绕层3以及外层4之间一次进注有热固性基体并渗透浸染于所述内层1、纵向加强层2、缠绕层3以及外层4之间。

在本实施例中，内层1和外层4均采用布的材质，在现有的织布工艺条件下，可选用直径为0.05-0.1mm的细线，得到厚度薄的内外层，由于玻璃钢管的整体性能主要由内外层之间的环向缠绕层和纵向加强层决定，在管总厚度一定的情况下，更薄的内外层可以将厚度让给纵向加强层2及缠绕层3等功能性的中间层，进而提升缠绕层的抗膨胀性能及纵向加强层的抗拉伸、抗弯折性能。

需要说明的是，由于内外层采用布层，由于纱线更细，因此编织成型的布层致密性相对更好，进一步辅助提升玻璃钢管整体抗膨胀、抗腐蚀性能。

进一步的，所述内层1及外层4的布层包覆方式为从所述芯膜上方向下包覆。

需要说明的是，在本实施例中，可提前用织布机编织成布，在该玻璃钢管制作工艺中，直接将编织成型的布层分别包覆于芯膜或缠绕层3外，大大缩减编织时间，提高管成型效率。

进一步的，如图6所示，所述内层1及外层4均为平纹布层。

进一步的，所述平纹布层为平纹编织结构，其由经线与纬线以一上一下垂直交织形成。

在本实施例中，通过内层1及外层4采用平纹布层，由于平纹布经纬纱交织次数多，使织物坚牢度高，耐磨性强，平整硬挺，由于玻璃钢管内层直接跟被输送介质接触，外层直接跟外界复杂的环境接触，采用具有上述性能的平纹布层，可增加玻璃钢管的整体耐腐蚀性以及耐渗透性能。

进一步的，所述内层1及外层4的布层所采用的经线与纬线的直径为0.05-0.15mm。

需要说明的是，所述内层1、纵向加强层2、缠绕层3以及外层4采用玻璃纤维或玄武纤维或碳纤维。

实施例二

为简便起见，下文仅描述实施例二与实施例一的区别点；该实施例二与实施例一的不同之处在于：

进一步的，所述内层1为平纹布层，所述外层4为斜纹布层。

进一步的，所述内层1为斜纹布层，所述外层4为平纹布层。

进一步的，所述内层1及外层4均为斜纹布层。

进一步的，如图2-5所示，所述斜纹布层为斜纹编织结构，其由经线与纬线以一上一下斜向交织形成，且所述经线与纬线所呈的角度α为54°±2°～3°。

在实施例一中，内层1及外层4均采用经线与纬线以一上一下垂直交织形成的平纹布层，由于在在产品生产过程中，需使用牵引设备对产品整体向芯膜的轴向进行牵引，在布层被牵引的过程中，只有与芯膜的轴向平行的经线才能被牵引向前，而与芯膜的轴向垂直的纬线仅是由于其与经线相互交织的摩擦力而被被动牵引向前，其受到的牵引力不足，无法与经线实现同步向前，牵引阻力大，容易导致布层表面不平整甚至从中间断裂。

因此在本实施例中，通过外层4设置为斜纹布层或内层1设置为斜纹布层或内层1及外层4均设置为斜纹布层，并使斜纹布层的经线与纬线以夹角α为54°±2°～3一上一下斜向交织形成，可以使得布层在被牵引时，斜向交织的经线或纬线与牵引力方向呈锐角，因此在布层被牵引的过程中，经线和纬线均可以沿着牵引力方向被牵引整体向前，减小牵引阻力，避免产生褶皱或发生断裂，提高产品质量和合格率。

需要说明的是，在本实施例中，通过受力分析测试，斜纹布层所呈的角度为54°±2°～3°时，其缓冲力和受力强度最佳。

于此同时，由于平纹布经纬线垂直交织，使织物坚牢度高，耐磨性强，平整硬挺，采用具有上述性能的平纹布层，可增加玻璃钢管的耐腐蚀性、耐渗透性能；由于斜纹布经纬线斜向交织，结构相对松软，抗皱性强，富有弹性，良好的弹性为玻璃钢管在受到挤压时提供充分的缓冲，提高玻璃钢管的受力强度，且斜纹布层表面呈或左或右的斜纹纹路，光泽性也好，可增加玻璃钢管的整体美观度。

因此，在本实施例中，通过内层1采用平纹布层、外层4采用斜纹布层或内层1采用斜纹布层、外层4采用平纹布层或内外层均采用斜纹布层三种不同的实施方式，可按照需要进行选择，以适应不同的应用场合。

例如，外层4采用斜纹布层，由于斜纹布经纬纱斜向交织，结构相对松软，抗皱性强，富有弹性，由于玻璃钢管外层跟外界复杂环境直接接触，良好的弹性为玻璃钢管在受到外界挤压或内部压力时提供充分的缓冲，提高玻璃钢管的受力强度，且斜纹布层表面呈或左或右的斜纹纹路，光泽性也好，可增加玻璃钢管外观美感。

实施例三

实施例一或实施例二中的一种高强度纤维复合拉绕玻璃钢管道的生产方法，包括以下步骤：

A.织布工艺：通过织布机将经线与纬线以一上一下的垂直交织形成平纹布匹，将经线与纬线以夹角54°±2°～3°一上一下斜向交织形成斜纹布匹，备用；

B.包覆工艺：在圆柱形芯膜外连续涂抹脱模剂，再沿芯膜的径向从上到下包覆上步骤A得到的平纹布/斜纹布，得到内层1；

C.连续排布工艺：在步骤B得到的内层1外，将纤维沿环向连续铺设排布一周并向纵向延伸，得到纵向加强层2；

D.缠绕及浸胶工艺：提前配置好热固性基体作为进胶原料，在步骤C得到的纵向加强层2上，通过编织机沿环向缠绕纤维，得到缠绕层3，在一边缠绕的同时，通过进胶嘴在缠绕节点处进行同步注胶，热固性基体部分渗透至步骤B及步骤C得到内层1及纵向加强层2；

E.包覆工艺：沿步骤D得到的经注胶的缠绕层3的径向从上到下包覆上步骤A得到的平纹布/斜纹布，得到外层4，热固性基体部分渗透外层4，实现布层两侧的粘合；

F.挤压固化成型工艺：将步骤E得到的材料进入旋转的模具内在加热炉的作用下挤压固化成型，固化温度120℃～170℃，同时挤压过程进一步使热固性基体充分渗透至内层1、纵向加强层2、缠绕层3以及外层4各层；

G.拔模工艺：将步骤F固化得到的材料内的芯膜拔出；

H.切割成品：通过跟踪切割机，按设计长度要求切割成成品。

在本实施例的步骤D中，通过在缠绕层3以及外层4之间进行单次进注热固性基体，一方面可以避免在各层之间分别层层进胶而需要分别设置有进胶设备，进而导致各层在穿过进胶设备时由于阻力大及牵引力不足而导致产品从中间断裂，一次性注胶保障了产品的质量及合格率；另一方面，由于层层进胶会占用玻璃管道的整体厚度，在标准要求的玻璃管道厚度一定的情况下，采用单次注胶工艺，可以让出更多厚度给纵向加强层及缠绕层等功能性中间层，提高产品抗膨胀及抗弯折等整体性能。

需要说明的是，在上述步骤D中，上述热固性基体材料采用不饱和树脂，优选为聚酯树脂或环氧树脂或酚醛树脂。

需要进一步说明的是，注胶时进胶嘴设置于缠绕节点处，可以保障浸染渗透效果，在实际生产过程中，可根据产品规格和要求，配合调节进胶位置、后续挤压压力值、固化温度及固化时间等参数，实现热固性基体的充分渗透和固化。

在本实施例中，通过在内层1上先连续排布纵向加强层2再沿环向缠绕上缠绕层3，将内层1与缠绕层3通过纵向加强层2分开设置，避免在内层1上直接环向缠绕上缠绕层3而导致内层1的布层由于被缠绕而形成间隔凸起，增加牵引阻力，通过上述先设置纵向加强层2再设置缠绕层3不仅可以减小牵引阻力还能利用缠绕层3对纵向加强层2进行定位固定，提高产品稳定性能。

在本实施例中，在上述步骤B及步骤E中，所述内层1及外层4的布层包覆方式为从所述芯膜上方向下包覆，这样有利于布层两端在自身重力及牵引力的合力作用下，实现与芯膜的充分贴合，再通过挤压固化工艺，便于形成表面平整且两端恰好重合的布层，提高产品成品质量。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高强度纤维复合拉绕玻璃钢管道，其特征在于，该管道由内至外依次设置有浸染热固性基体的内层(1)、纵向加强层(2)、缠绕层(3)以及外层(4)，所述内层(1)及外层(4)均为布层，所述内层(1)包覆在用于固化成型的芯膜上，所述外层(4)包覆于所述缠绕层(3)上，所述纵向加强层(2)为轴向纤维层，所述缠绕层(3)为环向纤维层，所述缠绕层(3)以及外层(4)之间一次进注有热固性基体并渗透浸染于所述内层(1)、纵向加强层(2)、缠绕层(3)以及外层(4)之间。

2.根据权利要求1所述的一种高强度纤维复合拉绕玻璃钢管道，其特征在于，所述内层(1)及外层(4)的布层包覆方式为从所述芯膜上方向下包覆。

3.根据权利要求2所述的一种高强度纤维复合拉绕玻璃钢管道，其特征在于，所述内层(1)及外层(4)均为平纹布层。

4.根据权利要求2所述的一种高强度纤维复合拉绕玻璃钢管道，其特征在于，所述内层(1)为平纹布层，所述外层(4)为斜纹布层。

5.根据权利要求2所述的一种高强度纤维复合拉绕玻璃钢管道，其特征在于，所述内层(1)为斜纹布层，所述外层(4)为平纹布层。

6.根据权利要求2所述的一种高强度纤维复合拉绕玻璃钢管道，其特征在于，所述内层(1)及外层(4)均为斜纹布层。

7.根据权利要求4-6任一所述的一种高强度纤维复合拉绕玻璃钢管道，其特征在于，所述斜纹布层为斜纹编织结构，其由经线与纬线以一上一下斜向交织形成，且所述经线与纬线所呈的角度α为54°±2°～3°。

8.根据权利要求3-5任一所述的一种高强度纤维复合拉绕玻璃钢管道，其特征在于，所述平纹布层为平纹编织结构，其由经线与纬线以一上一下垂直交织形成。

9.根据权利要求1所述的一种高强度纤维复合拉绕玻璃钢管道，其特征在于，所述内层(1)及外层(4)的布层所采用的经线与纬线的直径为0.05-0.15mm。

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