7- 缠绕成型工艺

7.2 原材料
（3）填料 填料种类很多，加入后能改善树脂基体的 某些功能，如提高耐磨性，增加阻燃性和降低收 缩率等。 在生产大口径地埋管道时，常加入30%石 英砂，借以提高产品的刚性和降低成本。
大口径埋地缠绕管生产线
7.3 芯模
成型中空制品的内模称芯模。
7.3 芯模
芯模设计的基本要求 ①要有足够的强度和刚度，能够承受制品成型加 工过程中施加于芯模的各种载荷。 ②能满足制品形状和尺寸精度要求。 ③保证产品固化后，能顺利从制品中脱出。 ④制造简单，造价便宜，取材方便。
（1）干法缠绕


干法缠绕工艺的最大特点是生产效率高，缠绕速 度可达100～200m/min，缠绕机清洁，劳动卫生 条件好，产品质量高。 缺点是需要增加预浸纱制造设备，故投资较大
（2）湿法缠绕
湿法缠绕是将无捻粗纱（或布带）浸胶后， 在张力控制下直接缠绕到芯模上。
（2）湿法缠绕
湿法缠绕的优点为： ①成本比干法缠绕低40%； ②产品气密性好， ③纤维排列平行度好； ④湿法缠绕时，纤维上的树脂胶液，可减少纤维 磨损； ⑤生产效率高（达200m/min）。
FW400型微机控制缠绕机
3FW1400-II型微机控制缠绕机
3FW500-II(B) 型微机控制缠绕机
3FW500-II(A)型微机控制缠绕机
4FW500-II 型微机控制缠绕机
FW1000型微机控制缠绕机
缠绕机结构
主体：床头箱 小车 床身
缠绕机结构
辅助：浸胶装置 张力控制装置 纱架
床头箱
（2）湿法缠绕
湿法缠绕的缺点为： ①树脂浪费大，操作环境差； ②含胶量及成品质量不易控制；
（3）半干法缠绕



半干法缠绕是纤维浸胶，预烘后随即缠绕到芯模 上。 与干法相比，省却了预浸胶工序和设备； 与湿法相比，增加了烘干工序，可使制品中的气 泡含量降低。
三种缠绕方法中，以湿法缠绕应用最为 普遍；干法缠绕仅用于高性能、高精度的 尖端技术领域。
小车
小车
床身
床身
浸胶装置
浸胶装置
纱架
3FW1500型计算机控制缠绕机
1、制品直径：Φ120mm－Φ1500mm 2、制品最大长度：3000mm 3、制品最大重量：380kg（含芯模重量） 4、缠绕角度：7 - 90 5、小车最高行走速度：1.2m/s 6、小车最大行走行程：3600mm
④生产效率高：机械化自动化生产，缠绕速度快 （200m/min），劳动生产率高； ⑤材料成本低
7.1 概述
缠绕成型的缺点 ①缠绕成型适应性小，不能缠任意结构形式的制 品，特别是表面有凹的制品，因为缠绕时，纤维 不能紧贴芯模表面而架空； ②缠绕成型需要有缠绕机，芯模，固化加热炉， 脱模机及熟练的技术工人，需要的投资大，技术 要求高，因此，只有大批量生产时才能降低成本。
食品及饮料 医药工艺
按应用领域划分
1、 化学介质输送管 2、 各类工艺管（化学工艺、造纸工艺、污水处理工艺、 海水淡化工艺、食品及饮料加工、医药工艺等） 3、 地面上小型水电站压力水管、发电厂循环水管 4、 污水收集及输送管道 5、 饮用水输送干线管及配水管 6、 油田注水管及原油输送管 7、 热能输送管、海水输送管 8、 农业灌溉用管
7.6 缠绕机

我国60年代研制成功链条式缠绕机，70年代引进 德国WE-250数控缠绕机，改进后实现国产化生 产，80年代后我国引进了各种型式缠绕机40多台， 经过改进后，自己设计制造成功微机控制缠绕机， 并进入国际市场。
3FW1500型计算机控制缠绕机
FW500-II型计算机控制缠绕机
FW2000型微机控制缠绕机
2、 耐化学腐蚀，使用寿命长
玻璃钢管具有特殊的耐化学腐蚀性能，在管 道纵横交错、星罗棋布的环境下，可根据介质的 要求选择不同的耐腐蚀管道。
3、 水力特性优异
水力学特性是玻璃钢管道的重要特性之一。 水力学特性优异意味着流体压头损失小，可以选 用较小的管径或功率较小的输送泵，从而减少管 线工程初期投资、节省电能，降低运行成本。
7.2 原材料
缠绕成型的原材料主要是纤维增强材料、 树脂和填料。 （1）增强材料 缠绕成型用的增强材料，主 要是各种纤维纱：如无碱玻璃纤维纱，中碱玻璃 纤维纱，碳纤维纱，高强玻璃纤维纱，芳纶纤维 纱等。
7.2 原材料
（2）树脂基体 树脂基体是指树脂和各种助剂组成的胶液体 系。
7.2 原材料
对于一般民用制品如管、罐等，多采用不饱 和聚酯树脂。 对力学性能的压缩强度和层间剪切强度要 求高的缠绕制品，则可选用环氧树脂。 航天航空制品多采用具有高断裂韧性与耐 湿热性能好的双马来酰亚胺树脂。
7.1 概述
纤维缠绕成型的优点 ①能够按产品的受力状况设计缠绕规律，使能充分发挥纤 维的强度； ②比强度高：一般来讲，纤维缠绕压力容器与同体积、同 压力的钢质容器相比，重量可减轻40～60%； ③可靠性高：纤维缠绕制品易实现机械化和自动化生产， 工艺条件确定后，缠出来的产品质量稳定，精确；
7.1 概述
芯模的结构形式 3、管道芯模
wk.baidu.com.4 缠绕规律
在缠绕成型过程中，纱线必须遵循一定的路径、 满足一定的缠绕线型。
7.4 缠绕规律

绕制的形式主要有：螺旋绕制、环向绕制和纵 向绕制三种。
基本线型如下图所示
缠绕 线成 型图
7.4 缠绕规律
缠绕成型具有纤维铺放的高度准确性和重复 性，能制造小到几十毫米、大到几十米的回转体， 纤维含量高（一般70-75%）。
4、 安装、维护费用低
一般来说，玻璃钢管不需要特殊的防腐处理； 保温层可以减薄，甚至不另做保温处理；管道比 较轻，吊装设备吨位小，功率消耗少；单根玻璃 钢管道长，现场接头少，施工快捷、方便。
5、 不污染介质
玻璃钢管道交联密度高，无味、无臭、无 毒、无杂质剥离和脱落，没有腐蚀结垢，不产生 微生物、细菌、铁离子等，因而对所输送介质不 产生任何污染。
7. 5 缠绕工艺
芯模制造

胶液配制
纤维烘干和热处理

固化
浸胶
缠绕
1 、纤维烘干和热处理
烘干：60－80℃ 热处理：350℃ 24小时 6秒


2、浸胶与胶液含量
含胶量：25－17％，最佳量20％ 控制方法：胶液粘度、缠绕张力、刮胶

3、缠绕张力

制品机械性能 制品密实度 含胶量
储槽
储槽
净化塔
净化塔
3FW1500型计算机控制缠绕机
适于生产直径 Ф120mm-Ф1500mm ，长度小 于3000mm的各类复合材料气瓶及水处理容器.
应用
管道
1、 具有优良的物理力学性能
玻璃钢管材的密度通常为1.8-2.1g/cm3，约为 钢的 1/4 ，比钢材、铸铁和塑料等的比强度都高。 玻璃钢管的重量一般都不大于同规格钢管的 1/3 ， 物理力学性能优异。此外，玻璃钢管的热膨胀系 数与钢大体相当，热传导系数只有钢的 0.5 ％， 是一种很好的热和电绝缘材料。
模具
7.3 芯模
芯模材料
芯模材料常用的有铝、钢、木材、石膏、
石蜡、聚乙烯醇、低熔点金属等。
7.3 芯模
熔、溶性材料： 石蜡，聚乙烯醇，低熔点金属等。

7.3 芯模
内衬材料，内衬材料是制品的组成部分。 防腐和密封。 橡胶、塑料、不锈钢和铝合金等。
芯模的结构形式
1、整体式芯模
芯模的结构形式
2、组合装配式芯模 分瓣式 隔板式 捆扎式
4、缠绕速度

芯模速度 小车速度 纱线速度
5、固化

常温固化 加热固化
7.6 缠绕机
缠绕机是实现缠绕成型工艺的主要设备。
7.6 缠绕机
对缠绕机的要求是： ①能够实现制品设计的缠绕规律和排纱准确； ②操作简便； ③生产效率高； ④设备成本低。
7.6 缠绕机
缠绕机主要由芯模驱动和绕丝嘴驱动两大部 分组成。
第七章 缠绕成型工艺
filament winding
7.1 概述
缠绕成型工艺是将浸过树脂胶液的连续纤 维或布带按照一定规律缠绕到芯模上，然后经固 化、脱模，获得制品。
7.1 概述

最早1947年美国
7.1 概述
干法缠绕、湿法缠绕、半干法缠绕
（1）干法缠绕
干法缠绕是采用经过预浸胶处理的预浸纱或 带，在缠绕机上经加热软化至粘流态后缠绕到芯 模上。