专利名称：低温厚壁玻璃钢管连续卷制成型制作方法
技术领域：
本发明涉及一种低温厚壁玻璃钢管连续卷制成型制作方法，特别是一种采用湿法连续卷制成型制造厚壁玻璃钢管的方法，适用于低温储罐的隔热支承件以及其他低温设备的隔热支承件。属于低温工程和低温材料制作工艺技术领域。
玻璃纤维增强复合材料具有比强度和比模量高、导热系数低的优点，因此在低温工程领域得到广泛的应用，例如低温下的风洞、储运低温液体的容器以及低温系统，尤其是超导磁体部分的支撑结构。
根据成型方式不同，玻璃钢有板料、棒料和管料。
对于大型的低温储罐，为了使储罐能承受大的冲击，其内外罐间的支承材料需用管料玻璃钢，若用板料加工成的玻璃钢盘支承件，其力学性能差，不能满足储罐承受强冲击性能的要求，所以必须使用管状的玻璃钢来加工储罐的支承件。低温厚壁玻璃钢管具有高的机械性能及良好的隔热性能。
对于大型的低温储罐，由于其体积较大，其所用的支承材料需要用厚壁玻璃钢管。厚度大于200mm的玻璃钢管国内外没有成功制作的先例。在厚壁玻璃钢管的研制过程中，国内玻璃钢制造厂采用了干法分步和连续成型法制作的玻璃钢管都出现层间分层现象，多方研制都未取得成功，主要原因是成型后出现大的层间拉应力。例，采用于法连续成型制作厚壁玻璃钢管，多次制作切开后都产生了分层现象；后改用干法分步成型工艺制作厚壁玻璃钢管，在切开后几小时也开始出现严重分层现象。
本发明的要点在于玻璃钢用脱脂玻璃布的选择、胶的配比和成型工艺的确定通过在脱脂无碱玻璃布上上胶、压胶、补胶、刮胶、卷管一体的机械化流水线上连续成型，经常温冷却后，再进行后固化处理得到无分层现象的厚壁玻璃钢管料。整个工艺过程是在专用玻璃钢管卷制设备上完成的，该设备主要包括布轴、4个轧辊，压辊、胎模和电机等。
具体工艺过程如下1.玻璃纤维布的选择。玻璃纤维是玻璃钢的增强材料。本发明中用的玻璃纤维布为经沃兰偶联处理的脱脂无碱玻璃纤维布，型号为VN-EW100B-100Y。沃兰油含量≤1.5％。玻璃纤维布在卷制前应经80℃、8小时以上烘烤去潮处理；卷制时，每捆玻纤布的前两层及最后两层都应剪掉不能使用，杜绝尘埃和污染。
2.胶的选择与配制。本发明中所用的胶是环氧树脂和固化剂的混合物。环氧树脂是玻璃钢的基体材料，本发明中采用双酚A型环氧树脂E-51作为基体材料。
本发明中用的固化剂为651II型聚酰胺树脂。每次调制的胶量不超过2kg，调配比例环氧树脂70％，固化剂30％，在使用过程中应经常搅拌以保持均匀，所用器皿应轮换使用。
3.清洗生产设备。将经丙酮清洗过的胎模、轧辊和压辊包1～2层涤纶薄膜，外表面再用丙酮擦洗干净，两端接头用胶带粘牢，轧辊和压辊上的涤纶薄膜8小时更换一次。轧辊和压辊质量为290±20kg/m。
4.开始卷制前，将胎模、下面两个轧辊(轧辊3和轧辊4)放置到生产流水线上；上面两个轧辊(轧辊1和轧辊2)和压辊不放置在生产线上。将一卷布套到布轴上，开始卷制时，把布拉起时就对纤维布进行上胶，边上胶边往胎模处拉，当纤维布拉至胎模处，手动转动胎模，纤维布在胎模上卷至3～4层后，放上轧辊1、轧辊2和压辊。
5.启动驱动胎模转动的电机。电机的转速可调，确保在整个玻璃钢管卷制成型过程中上胶玻璃布进胎模的线速度为1.5～2.0m/min。
6.在卷制过程中，在轧辊1处对纤维布进行上胶，在轧辊2处对纤维布进行补胶，在压辊前进行刮胶。
7.在卷制过程中需更换玻璃纤维布时，重复步骤4。在步骤4实施过程中，将上胶玻璃布在接头处要剪整齐，把上胶的新布放在下面与原布重叠150～200mm，并做好接头处的记号，保证所有接头在360°上均布。换布时，一律采用新配制的胶，严禁用已使用了一段时间后的胶。
8.玻璃钢管外径达到规定尺寸后，在玻璃钢管外表面上包扎1~2层涤纶薄膜，更换压辊上的涤纶薄膜，并将压辊放置在生产线上，电机继续运转进行常温固化，常温固化时间不小于8小时。
9.常温固化结束后，关闭电机，取下卷制好的玻璃钢管进烘箱，对卷制好的玻璃钢管进行后固化处理。本发明中用的烘箱为特大型鼓风干燥箱，箱内温度波动度≤±1℃，箱内温度的不均匀度≤±2.5％。在整个后固化处理过程中，确保玻璃钢管温度最低处需达到100℃并维持在此温度下不少于2小时。
本发明中，还应执行如下的操作条件1.本发明中在制作玻璃钢管时，应确保玻璃钢管成型制作室少灰尘，温度控制在15℃～25℃，相对湿度应不大于75％。
2.在产品的全过程中玻璃钢管内严禁油和脂。
3.操作室应配备消防器材和通风设施，带电作业应有专职专人负责，现场不能有明火，不允许吸烟，焊接。
用本发明所述的方法制成的低温厚壁玻璃钢管，不会出现分层现象，且具有良好的力学性质和隔热性能。
本发明的整个工艺过程是在专用玻璃钢管卷制设备上完成的，该设备主要包括布轴、4个轧辊(轧辊1～轧辊4)，压辊、胎模和电机等。实例一制作壁厚为145±2mm玻璃钢管的工艺如下现场温度为20℃，湿度为65％。
1.选用经沃兰偶联处理的脱脂无碱玻璃纤维布，型号为VN-EW100B-100Y。卷制前，纤维布在烘箱中80℃环境下经10小时烘烤去潮处理。
2.胶由双酚A型环氧树脂E-51和固化剂为651II型聚酰胺树脂配制而成。调配比例环氧树脂70％，固化剂30％，每次调制胶1.5kg。
3.将经丙酮清洗过的胎模、轧辊和压辊包2层涤纶薄膜，外表面再用丙酮擦洗干净，两端接头用胶带粘牢，轧辊和压辊上的涤纶薄膜8小时更换一次。轧辊质量为270kg/m。压辊质量为280kg/m。胎模直径为290mm。
4.开始卷制前，将胎模、轧辊3和轧辊4放置到生产流水线上；轧辊1、轧辊2和压辊不放置在生产线上。将一卷布套到布轴上，开始卷制时，把布拉起时就对纤维布进行上胶，边上胶边往胎模处拉，当纤维布拉至胎模处，手动转动胎模，纤维布在胎模上卷至3层后，放上轧辊1、轧辊2和压辊。
5.启动驱动胎模转动的电机。在玻璃钢管卷制过程中调节电机转速确保玻璃布进胎模的线速度为1.5m/min。
6.在卷制过程中，在轧辊1处对纤维布进行上胶，在轧辊2处对纤维布进行补胶，在压辊前进行刮胶。
7.在卷制过程中需更换玻璃纤维布时，重复步骤4。在步骤4实施过程中，将上胶玻璃布在接头处要剪整齐，把上胶的新布放在下面与原布重叠150mm，并做好接头处的记号，保证所有接头在360°上均布。换布时，一律采用新配制的胶，严禁用已使用了一段时间后的胶。
8.经测量玻璃钢管厚度达到146mm，停止送布。在玻璃钢管外表面上包扎2层涤纶薄膜，更换压辊上的涤纶薄膜，并将压辊放置在生产线上，电机继续运转进行常温固化，8小时后停止，完成常温固化。
9.常温固化结束后，关闭电机，取下卷制好的玻璃钢管送进烘箱，对卷制好的玻璃钢管进行后固化处理。在整个后固化处理过程中，确保玻璃钢管温度最低处需达到100℃并维持在此温度下不少于2小时。最终得到厚度为145±2mm(φ290～φ580mm，290mm为胎模直径，580mm为玻璃钢管外直径)的厚壁玻璃钢管。实例二制作壁厚为205±2mm玻璃钢管的工艺如下现场温度为15℃，湿度为60％。
1.选用经沃兰偶联处理的脱脂无碱玻璃纤维布，型号为VN-EW100B-100Y。卷制前，纤维布在烘箱中80℃环境下经9小时烘烤去潮处理。
2.胶由双酚A型环氧树脂E-51和固化剂为651II型聚酰胺树脂配制而成。调配比例；环氧树脂70％，固化剂30％，每次调制胶2kg。
3.将经丙酮清洗过的胎模、轧辊和压辊包2层涤纶薄膜，外表面再用丙酮擦洗干净，两端接头用胶带粘牢，轧辊和压辊上的涤纶薄膜8小时更换一次。轧辊质量为280kg/m。压辊质量为290kg/m。胎模直径为340mm。
4.开始卷制前，将胎模、轧辊3和轧辊4放置到生产流水线上；轧辊1、轧辊2和压辊不放置在生产线上。将一卷布套到布轴上，开始卷制时，把布拉起时就对纤维布进行上胶，边上胶边往胎模处拉，当纤维布拉至胎模处，手动转动胎模，纤维布在胎模上卷至3.5层后，放上轧辊1、轧辊2和压辊。
5.启动驱动胎模转动的电机。在玻璃钢管卷制过程中调节电机转速确保玻璃布进胎模的线速度为1.6m/min。
6.在卷制过程中，在轧辊1处对纤维布进行上胶，在轧辊2处对纤维布进行补胶，在压辊前进行刮胶。
7.在卷制过程中需更换玻璃纤维布时，重复步骤4。在步骤4实施过程中，将上胶玻璃布在接头处要剪整齐，把上胶的新布放在下面与原布重叠175mm，并做好接头处的记号，保证所有接头在360°上均布。换布时，一律采用新配制的胶，严禁用已使用了一段时间后的胶。
8.经测量玻璃钢管厚度达到207mm，停止送布。在玻璃钢管外表面上包扎2层涤纶薄膜，更换压辊上的涤纶薄膜，并将压辊放置在生产线上，电机继续运转进行常温固化，10小时后停止，完成常温固化。
9.常温固化结束后，关闭电机，取下卷制好的玻璃钢管送进烘箱，对卷制好的玻璃钢管进行后固化处理。在整个后固化处理过程中，确保玻璃钢管温度最低处需达到100℃并维持在此温度下不少于2小时。最终得到厚度为205±2mm(φ340～φ750mm，340mm为胎模直径，750mm为玻璃钢外直径)的厚壁玻璃钢管。实例三制作壁厚为262.5±2mm玻璃钢管的工艺如下现场温度为25℃，湿度为55％。
1.选用经沃兰偶联处理的脱脂无碱玻璃纤维布，型号为VN-EW100B-100Y。卷制前，纤维布在烘箱中80℃环境下经8.5小时烘烤去潮处理。
2.胶由双酚A型环氧树脂E-51和固化剂为651II型聚酰胺树脂配制而成。调配比例环氧树脂70％，固化剂30％，每次调制胶2kg。
3.将经丙酮清洗过的胎模、轧辊和压辊包2层涤纶薄膜，外表面再用丙酮擦洗干净，两端接头用胶带粘牢，轧辊和压辊上的涤纶薄膜8小时更换一次。轧辊质量为290kg/m。压辊质量为300kg/m。胎模直径为395mm。
4.开始卷制前，将胎模、轧辊3和轧辊4放置到生产流水线上；轧辊1、轧辊2和压辊不放置在生产线上。将一卷布套到布轴上，开始卷制时，把布拉起时就对纤维布进行上胶，边上胶边往胎模处拉，当纤维布拉至胎模处，手动转动胎模，纤维布在胎模上卷至4层后，放上轧辊1、轧辊2和压辊。
5.启动驱动胎模转动的电机。在玻璃钢管卷制过程中调节电机转速确保玻璃布进胎模的线速度为1.7m/min。
6.在卷制过程中，在轧辊1处对纤维布进行上胶，在轧辊2处对纤维布进行补胶，在压辊前进行刮胶。
7.在卷制过程中需更换玻璃纤维布时，重复步骤4。在步骤4实施过程中，将上胶玻璃布在接头处要剪整齐，把上胶的新布放在下面与原布重叠200mm，并做好接头处的记号，保证所有接头在360°上均布。换布时，一律采用新配制的胶，严禁用已使用了一段时间后的胶。
8.经测量玻璃钢管厚度达到265mm，停止送布。在玻璃钢管外表面上包扎2层涤纶薄膜，更换压辊上的涤纶薄膜，并将压辊放置在生产线上，电机继续运转进行常温固化，10小时后停止，完成常温固化。
9.常温固化结束后，关闭电机，取下卷制好的玻璃钢管送进烘箱，对卷制好的玻璃钢管进行后固化处理。在整个后固化处理过程中，确保玻璃钢管温度最低处需达到100℃并维持在此温度下不少于2小时。最终得到厚度为262.5±2mm(φ395～φ920mm，395mm为胎模直径，920mm为玻璃钢外直径)的厚壁玻璃钢管。
权利要求
1.一种低温厚壁玻璃钢管连续卷制成型制作方法，其特征在于采用湿法连续卷制成型工艺，在专用的玻璃钢管卷制设备流水线上将脱酯无碱玻璃布进行上胶、补胶、刮胶、卷制成型，常温冷却固化后，再进行后固化处理得到无分层现象的厚壁玻璃钢管料。
2.根据权利要求1所述的低温厚壁玻璃钢管连续卷制成型制作方法，其特征还在于，本发明中玻璃纤维布为经沃兰偶联处理的脱脂无碱玻璃纤维布，型号为VN-EW100B-100Y，沃兰油含量≤1.5％，玻璃纤维布在卷制前应经80℃、8小时以上烘烤去潮处理；卷制时，每捆玻璃纤维布的前两层及最后两层都应剪掉不能使用，杜绝尘埃和污染。
3.根据权利要求1所述的低温厚壁玻璃钢管连续卷制成型制作方法，其特征还在于，本发明中所用的胶是70％双酚A型环氧树脂E-51和30％651II型聚酰胺树脂调配而成，每次调制的胶量不超过2kg，在使用过程中应经常搅拌以保持均匀，所用器皿应轮换使用。
4.根据权利要求1所述的低温厚壁玻璃钢管连续卷制成型制作方法，其特征还在于，卷制前，将经丙酮清洗过的胎模、轧辊和压辊包1～2层涤纶薄膜，外表面再用丙酮擦洗干净，两端接头用胶带粘牢，轧辊和压辊上的涤纶薄膜8小时更换一次；轧辊和压辊质量为290±20kg/m。
5.根据权利要求1所述的低温厚壁玻璃钢管连续卷制成型制作方法，其特征还在于，开始卷制前，将胎模、轧辊(3)和轧辊(4)放置到生产流水线上；轧辊(1)、轧辊(2)和压辊不放置在生产线上；将一卷布套到布轴上，开始卷制时，把布拉起时就对纤维布进行上胶，边上胶边往胎模处拉，当纤维布拉至胎模处，手动转动胎模，纤维布在胎模上卷至3～4层后，放上轧辊(1)、轧辊(2)和压辊。
6.根据权利要求1所述的低温厚壁玻璃钢管连续卷制成型制作方法，其特征还在于，启动驱动胎模转动的电机；电机的转速可调，确保在整个玻璃钢管卷制成型过程中上胶玻璃布进胎模的线速度为1.5～2.0m/min，在卷制过程中，在轧辊(1)处对纤维布进行上胶，在轧辊(2)处对纤维布进行补胶，在压辊前进行刮胶。
7.根据权利要求1所述的低温厚壁玻璃钢管连续卷制成型制作方法，其特征还在于，在卷制过程中需更换玻璃纤维布时，将上胶玻璃布在接头处要剪整齐，把上胶的新布放在下面与原布重叠150～200mm，并做好接头处的记号，保证所有接头在360°上均布；换布时，一律采用新配制的胶，严禁用已使用了一段时间后的胶。
8.根据权利要求1所述的低温厚壁玻璃钢管连续卷制成型制作方法，其特征还在于，玻璃钢管外径达到规定尺寸后，在玻璃钢管外表面上包扎1～2层涤纶薄膜，更换压辊上的涤纶薄膜，并将压辊放置在生产线上，电机继续运转进行常温固化，常温固化时间不小于8小时。
9.根据权利要求1所述的低温厚壁玻璃钢管连续卷制成型制作方法，其特征还在于，常温固化结束后，关闭电机，取下卷制好的玻璃钢管送进烘箱，对卷制好的玻璃钢管进行后固化处理；本发明中用的烘箱为特大型鼓风干燥箱，箱内温度波动度≤±1℃，箱内温度的不均匀度≤±2.5％；在整个后固化处理过程中，确保玻璃钢管温度最低处需达到100℃并维持在此温度下不少于2小时。
10.根据权利要求1所述的低温厚壁玻璃钢管连续卷制成型制作方法，其特征还在于，本发明中在制作玻璃钢管时，应确保玻璃钢管成型制作室少灰尘，温度控制在15℃～25℃，相对湿度应不大于75％，严禁油和脂。
全文摘要
低温厚壁玻璃钢管连续卷制成型制作方法，采用的原料为经沃兰偶联处理的脱脂无碱型玻璃纤维布、所用的胶是由70％双酚A型环氧树脂E－51和30％651 II型聚酰胺树脂调配而成。采用常温湿法连续卷制成型工艺，玻璃布在上胶、压胶、补胶、刮胶、卷管一体的机械化流水线上连续卷制成型。当玻璃钢管外径达到规定尺寸后，停止送布，设备继续运行进行常温固化，常温固化结束后，放入烘箱进行后固化处理。用本发明所述的方法制作低温厚壁玻璃钢管，不会出现分层现象，且具有良好的力学性质和隔热性能。
文档编号B29C63/02GK1448261SQ03116599
公开日2003年10月15日 申请日期2003年4月24日 优先权日2003年4月24日
发明者汪荣顺, 石玉美, 刘元明 申请人:上海交通大学