[發明專利]一種熱塑性纖維纏繞成型的管材及其成型工藝

有效

• 申請號: 201210378202.0
• 申請日: 2012-10-08
• 公開（公告）號: CN103707496A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發明（設計）人: 徐龍彬
• 申請（專利權）人: 合肥杰事杰新材料股份有限公司
• 主分類號: B29C53/56
• 分類號: B29C53/56;B29L23/00
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 林君如

技術領域

本發明涉及一種管材及其成型工藝，尤其是涉及一種熱塑性纖維纏繞成型的管材及其成型工藝。

背景技術

纖維纏繞技術在復合材料成型技術中是一種非常重要的成型工藝，也是一種應用非常廣的成型技術，比如在工業給排水、油管道、通風管道、高壓容器、腐蝕液體儲存罐等。

目前纖維纏繞技術主要是通過玻璃纖維浸漬粘度較低的乙烯基不飽和樹脂或者環氧樹脂等熱固性樹脂進行纏繞、固化成型。在玻璃纖維浸漬乙烯基不飽和樹脂或者環氧樹脂的纏繞過程中，由于增強纖維經過浸膠槽浸漬樹脂時樹脂的滴落，在芯模快速旋轉時離心力的作用導致樹脂飛濺，和熱固性樹脂中小分子物質的揮發導致了工作環境污染很大，長期接觸對操作人員身體傷害很大。于此同時，熱固性樹脂性脆、抗沖擊性能較差，在一些管道的安裝施工當中，由于操作人員的失誤很容易造成管道的破壞。加之，熱固性樹脂不可回收的特性，導致其在未來的發展勢必會遇到瓶頸。熱塑性樹脂無小分子揮發，而且粘度大也不容易滴落和飛濺，其抗沖擊性能也較熱固性樹脂好，并且可回收，可以預測在未來熱塑性纖維纏繞成型工藝將會成為一種趨勢。

發明內容

本發明的目的就是針對現有熱固性纖維纏繞成型工藝的不足缺陷而提供一種熱塑性纖維纏繞成型工藝，尤其是熱塑性纖維纏繞成型的管材及其成型工藝。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

首先通過擠出機擠出熱塑性樹脂浸漬連續性增強纖維得到預浸漬片材，或者將增強纖維和熱塑性纖維復合得到復合纖維紗；然后經過放卷、預熱、熔融過程使得預浸漬材料重新熔融，并纏繞到芯模上，最后進行輥壓、冷卻固化、脫模即可，具體包括以下步驟：

(1)根據工藝需要將制備的預浸漬材料加工成所需的寬度；

(2)將芯模預先加熱到一定的溫度：

(3)將步驟(1)中加工好的預浸漬材料通過放卷裝置放卷，并牽引至芯模處固定，然后對放卷裝置和芯模之間的預浸漬材料進行預熱；

(4)啟動纏繞程序，將步驟(3)中預浸漬材料纏繞到經過步驟(2)處理的芯模上，保持對芯模處的預浸漬材料加熱至纏繞結束，一邊加熱一邊纏繞，使得纏繞到芯模上的每一層預浸漬材料完全熔融，在纏繞的過程進行適當的張力調節；

(5)纏繞完成后，在管材表面還未冷卻固化時立即使用壓輥在管材表面進行輥壓，使得管材表面平整且更加質密，當表面已冷卻時，可以加熱熔融后再進行輥壓；

(6)對管材進行冷卻固化，固化完成后使用脫模機進行脫模即可。

步驟(1)中所述的預浸漬材料為單向預浸漬材料或復合纖維紗；所述的單向預浸漬材料通過以下方法制得：經由單螺桿擠出機或者雙螺桿擠出機擠出熱塑性樹脂，然后將連續性增強纖維經過可旋轉交錯雙擠出模頭，通過模頭的擠壓作用浸漬熱塑性樹脂，制得所需單向預浸漬材料；所述的復合纖維紗是將連續性增強纖維和熱塑性樹脂在拉絲過程中進行復合得到的。

所述的熱塑性樹脂為聚烯烴、尼龍、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯中的一種或者幾種。

所述的連續性增強纖維為玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維、玄武巖纖維、硼纖維或聚酯纖維中的一種或者幾種。

步驟(1)中所述的預浸漬材料加工成的寬度為10～400mm，優選20～100mm。

步驟(1)中所述的預浸漬材料加工成的厚度為0.1～0.5mm。

步驟(2)中所述的芯模表面預先加熱的溫度為100～160℃。

步驟(3)中所述的預熱的溫度范圍為50℃至樹脂熔點，采用紅外加熱器進行預熱。

步驟(4)采用可移動的紅外加熱器對芯模處的預浸漬材料進行持續加熱，加熱溫度控制在樹脂熔點以上，保證樹脂在纏繞過程中完全熔融，但不會降解和滴落。

紅外加熱器安裝在纏繞機的小車上，可隨著小車一起移動對芯模進行持續加熱。

步驟(4)中所述的預浸漬材料采用的纏繞方式可以為環向纏繞、螺旋纏繞或者二者混合使用，纏繞的纏繞角度為0～90°，優選45～87°。

步驟(4)中所述的張力調節采取由內之外逐層遞減的原則，纏繞張力小于30N。

步驟(5)中所述的壓輥采用氣動壓輥，壓輥表面鍍聚四氟乙烯防止樹脂粘輥，其在纏繞完成后對管材表面進行輥壓，也可以根據需要在纏繞過程中進行輥壓。

步驟(5)中所述的輥壓的壓力為0.1～0.5MPa，優選0.15～0.4MPa。，輥壓方式為直接用壓輥與管材接觸進行輥壓，或者在管材表面纏繞上一層聚酯薄膜或者聚四氟乙烯布，然后再進行輥壓。