一种玻璃纤维增强塑料电缆导管及其生产方法与流程

本发明涉及电缆导管制作技术领域，特别涉及一种玻璃纤维增强塑料电缆导管及其生产方法。

背景技术：

玻璃纤维增强塑料管道的制作工艺可分为定长缠绕和连续缠绕两种。其中，

定长缠绕工艺是指在长度一定的管模上，采用螺旋缠绕和/或环向缠绕工艺在管模长度内由内至外逐层制造管材的一种生产方法。定长缠绕工艺相对比较灵活，但有以下缺点：自动化程度有限，生产效率低；操作人员多，人为影响因素较多，因此产品稳定性、均匀性较差；行业门槛低，生产厂家多，良莠不齐；操作环境差；材料利用率较低；检验维修代价大；长度受限于模具等。

连续缠绕工艺是指在连续输出的模具上，把树脂、连续纤维、短切纤维和石英砂按一定要求采用环向缠绕方法连续铺层，并经固化后切割成一定长度的管材产品的一种生产方法。这种方法自动化程度高，全程监控操作人员少，人为影响因素少；行业门槛高，生产厂家少，比较规范；产品质量高且均匀稳定可靠；生产效率高等优点。

连续缠绕工艺较定长缠绕工艺具有明显优势，在生产中的应用越来越广泛。但是现有技术中，连续缠绕工艺的原理是基于一根往复式钢带形成的模具进行生产的，当管径较小时，钢带曲率小容易折断，因此目前的连续缠绕工艺一般都是生产300及以上口径的管道，不适用于小口径管道的生产。

玻璃纤维增强塑料电缆导管是指用于保护电信电缆、通信电缆等的用玻璃纤维增强塑料材料制成的管道，通常直径较小，在250mm以内，目前都是采用定长工艺制作，存在前述的定长工艺自身存在的相关问题，严重制约了玻璃纤维增强塑料电缆导管行业的发展。因此，目前急需采用连续缠绕工艺来制作玻璃纤维增强塑料电缆导管。但是现有的用于制作给排水大口径管道的连续缠绕工艺无法制作50mm-250mm之间的小口径的玻璃钢电缆导管，并且传统的连续缠绕工艺连续纤维都是沿环向缠绕，没有沿轴向的纤维，导致轴向强度不高等问题。

鉴于此，有必要提供一种新的玻璃纤维增强塑料电缆导管的生产方法解决上述技术问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种玻璃纤维增强塑料电缆导管的生产方法，采用连续缠绕工艺，生产效率高；且玻璃纤维沿环向和轴向分布，在同等强度条件下可大幅节约材料。

为了解决上述问题，本发明的技术方案如下：

一种玻璃纤维增强塑料电缆导管的生产方法，包括如下步骤：

步骤s1，在模具芯轴上涂脱模剂后缠绕薄膜，并使薄膜粘接形成与模具芯轴形状匹配的薄膜层；

步骤s2，在薄膜层上进行环向纤维缠绕和轴向纤维铺放，形成第一纤维层，所述第一纤维层与所述薄膜层粘接形成管本体；

步骤s3，将管本体固定于牵引管，通过牵引装置牵引所述牵引管运动，从而带动所述管本体向前运动；

步骤s4，管本体在向前运动过程中经第一固化装置进行固化；

步骤s5，在经固化后的管本体表面再次进行环向纤维缠绕和轴向纤维铺放，形成第二纤维层；

步骤s6，采用第二固化装置对第二纤维层进行固化，得到成型管体；

步骤s7，所述牵引装置继续牵引所述牵引管移动，当成型管体移动至所述牵引装置后，去除牵引管，由所述牵引装置直接牵引成型管体移动；

步骤s8，根据需要按一定长度进行切割得到玻璃纤维增强塑料电缆导管成品。

进一步地，步骤s4和步骤s6中，固化温度分别为120-250℃。

进一步地，步骤s2和步骤s5中，轴向纤维铺放步骤的纤维由模具芯轴/管本体的末端铺向起始端。

进一步地，采用轴向纤维铺放装置进行轴向纤维铺放工作，所述轴向纤维铺放装置包括套设于所述模具芯轴/管本体的转盘、驱动所述转盘与所述模具芯轴/管本体同步转动的驱动装置、固定于所述转盘的线盘、设于所述转盘一侧并套设于所述模具芯轴/管本体的放线环、所述转盘与所述放线环之间通过若干个导线管连接，所述线盘上的纤维穿过所述导线管后由所述放线环穿出，穿出的纤维固定在模具芯轴/管本体末端后实现轴向连续铺放。

进一步地，所述放线环具有与所述导线管数量相等的通线孔。

进一步地，其特征在于，还包括在管本体表面制作夹砂层的步骤。

进一步地，其特征在于，所述牵引装置的牵引速度为1.8-2.5m/min。

进一步地，所述牵引装置为履带式牵引机。

本发明还提供一种玻璃纤维增强塑料电缆导管，由上述玻璃纤维增强塑料电缆导管的生产方法制备而成。

进一步地，所述玻璃纤维增强塑料电缆导管的管径为50-250mm。

与现有技术相比，本发明提供的玻璃纤维增强塑料电缆导管的生产方法，有益效果在于：

一、本发明提供的玻璃纤维增强塑料电缆导管的生产方法，将纤维沿环向进行连续缠绕和沿轴向进行连续铺放，然后将纤维连接到牵引管上，牵引管一端由牵引装置牵引从而带动纤维缠绕形成的管道前进，管道前进过程中进行固化处理，当牵引管带动已经固化成型的产品到达牵引装置后，去除牵引管并由牵引装置直接牵引成型管道移动，形成连续生产。按本发明提供的玻璃纤维增强塑料电缆导管的生产方法制备形成的电缆导管，纤维在环向和轴向均匀布置，纤维方向与受力方向一致，可提高管道的力学性能。

二、发明提供的玻璃纤维增强塑料电缆导管的生产方法，可根据环向和轴向力的大小来分配环向和轴向纤维的比例，材料得到充分应用，即安全又经济，同等强度性能要求下情况下可节约大量材料，降低10％以上的成本。

三、本发明提供的玻璃纤维增强塑料电缆导管的生产方法，生产效率高，生产速度达1.8-2.5m/min，生产效率为现有技术的1.5-2倍。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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是本发明提供的玻璃纤维增强塑料电缆导管的生产方法所用生产线的结构示意图；

图2是图1所示生产线中轴向铺放装置的结构示意图；

图3是图2所示轴向铺放装置中a-a的剖面结构示意图；

图4是本发明提供的玻璃纤维增强塑料电缆导管的生产方法的流程示意图；

图5是采用本发明的玻璃纤维增强塑料电缆导管的生产方法制备得到的玻璃纤维增强塑料电缆导管的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，并使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。

在此需要说明的是，对于这些实施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。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

请参阅图1，是本发明本发明提供的玻璃纤维增强塑料电缆导管的生产方法所用生产线的结构示意图。本发明中的生产方法所用生产线包括模具芯轴1、沿管道传输方向依次设置的薄膜缠绕装置2、第一环向纤维缠绕装置3、第一轴向纤维铺放装置4、第一固化装置5、第二环向纤维缠绕装置6、第二轴向纤维铺放装置7和第二固化装置8，以及牵引管9、牵引装置10。

模具芯轴1由驱动装置驱动其转动，模具芯轴1转动过程中完成薄膜缠绕和第一纤维层制作。本实施例中，模具芯轴1的截面形状为圆形。

薄膜缠绕装置2包括薄膜卷轴(未图示)，模具芯轴1转动时拉动薄膜卷轴上的薄膜运动，进而缠绕在模具芯轴1上，通过涂胶水等方式将薄膜进行粘接，使薄膜形成与模具芯轴1形状匹配的薄膜层。

第一环向纤维缠绕装置3用于在薄膜层上进行纤维环向缠绕，其结构包括纤维卷轴(未图示)，模具芯轴1转动时拉动纤维卷轴上的纤维运动，进而在薄膜层上进行环向缠绕。为了使纤维与薄膜层固定，纤维卷轴放出的纤维首先通过涂胶工艺，经涂胶后的纤维环向缠绕在薄膜层后与薄膜粘接固定。本发明中，涂胶工艺所需的装置结构包括浸胶池、设于浸胶池内的涂胶辊，且涂胶辊的位置低于纤维卷轴，在完成浸胶的同时也作为纤维输送的张紧辊使用。

第一轴向纤维铺放装置4用于在薄膜层上进行纤维轴向铺放，本实施例中，第一轴向纤维铺放装置4输出的纤维由模具芯轴1的末端铺向起始端。需要说明的是，模具芯轴的末端是指模具芯轴沿产品输出路径的出料端，在本实施例中即为靠近牵引装置的一端；对应地，另外一端为模具芯轴的起始端。

请结合参阅图2和图3，其中图2是图1所示生产线中轴向铺放装置的结构示意图；图3是图2所示轴向铺放装置中a-a的剖面结构示意图。第一轴向纤维铺放装置4包括套设于模具芯轴1的转盘41、驱动转盘41与模具芯轴1同步转动的驱动装置(未图示)、固定于转盘41的线盘43、设于转盘41一侧并套设于模具芯轴1的放线环44、转盘41与放线环44之间通过若干个导线管45连接，线盘43上的纤维穿过导线管45后由放线环44穿出，穿出的纤维固定在模具芯轴1末端后实现轴向连续铺放。

具体的，放线环44具有与导线管45数量相等的通线孔46，通线孔46按一定间隔环绕放线环44布置，使铺放在薄膜层上的轴向纤维均匀分布，提高产品轴向受力均匀。

同样的，轴向纤维铺放后，需要用胶水或胶带将纤维固定。缠绕在薄膜层上的环向纤维与铺放在薄膜层上的轴向纤维组合形成第一纤维层；第一纤维层与薄膜层粘结形成管本体。为了满足产品环向的受力要求，可根据需要设置多组环向纤维缠绕装置。

管本体成型后与牵引管9一端连接，牵引管9另一端由牵引装置10牵引向前移动，从而带动成型的管本体向前运动。管本体与牵引管9的连接方式可以为胶布粘接等。牵引装置10优选为履带式牵引机，其结构与工作原理可参照现有技术，在此不做赘述。

牵引装置10牵引管本体向前移动，使管本体首先经过第一固化装置5。第一固化装置5用于对管本体进行固化使其具有初步强度，固化温度为120-250℃。具体的，第一固化装置5可以采用红外烤灯加热固化的方式，固化后在管本体移动过程中实现自然冷却。固化装置的结构可参考现有技术，在此不做赘述。

经固化后的管本体向前运动过程再次进行环向纤维缠绕和轴向纤维铺放流程。第二环向纤维缠绕装置6即用于在管本体表面进行环向纤维缠绕，第二轴向纤维铺放装置7用于在管本体表面进行轴向纤维铺放。其中第二环向纤维装置6的结构与第一环向纤维缠绕装置3的结构相同，在此不做赘述；第二轴向纤维铺放装置7的结构对应与第一轴向纤维铺放装置4的结构相同，其带动纤维由管本体的末端铺向起始端，具体的结构在此不做赘述。第二环向纤维缠绕装置6和第二轴向纤维铺放装置7在管本体表面完成纤维环向缠绕和轴向铺放后，在管本体表面形成第二纤维层。

牵引装置10牵引牵引管继续向前移动，使形成的第二纤维层经过第二固化装置8。第二固化装置8用于对第二纤维层进行固化使最终产品得到充分固化，其固化温度为120-250℃。第二固化装置8的结构与第一固化装置5的结构相同，在此不做赘述。

为了满足产品的要求，优选地，可设置夹砂层制作装置(未图示)，用于在管本体表面进行夹砂层制作。夹砂层制作装置的结构及工作原理可参照现有技术，在此不做赘述。

本发明中，为了使产品满足不同性能要求，可根据实际需要设置多个环向纤维缠绕装置和轴向纤维铺放装置，使产品环向受力和轴向受力符合力学要求。

基于上述玻璃纤维增强塑料电缆导管生产线的结构，请结合参阅图4，是本发明提供的玻璃纤维增强塑料电缆导管的生产方法的流程示意图，本发明提供的玻璃纤维增强塑料电缆导管的生产方法，包括如下步骤：

步骤s1，在模具芯轴上涂脱模剂后缠绕薄膜，并使薄膜粘接形成与模具芯轴形状匹配的薄膜层；

步骤s2，在薄膜层上进行环向纤维缠绕和轴向纤维铺放，形成第一纤维层，第一纤维层与所述薄膜层粘接形成管本体；

其中，轴向纤维铺放步骤的纤维由模具芯轴的末端铺向起始端，为了使纤维固定，环向缠绕纤维和轴向铺放纤维均采用胶液固定于薄膜层表面。

步骤s3，将管本体固定于牵引管，通过牵引装置牵引所述牵引管运动，从而带动所述管本体向前运动；

具体的，管本体与牵引管9通过胶带固定，牵引装置10的牵引速度为1.8-2.5m/min，一般设计为2m/min，牵引装置10带动管本体旋转向前移动后，在模具芯轴1上即可实现连续的管本体制作。

步骤s4，管本体在向前运动过程中经第一固化装置进行固化；

具体的，固化温度为120-250℃；

步骤s5，在经固化后的管本体表面再次进行环向纤维缠绕和轴向纤维铺放，形成第二纤维层；

其中，轴向纤维铺放步骤的纤维由管本体的末端铺向起始端，其工艺与步骤s2相同，为了满足产品的力学性能，可以按需求设置多个环向纤维缠绕工艺和轴向纤维铺放工艺；

同时，也可以按照工艺设计需求，在该阶段进行夹砂层制作工艺，夹砂层制作工艺参照现有技术。

步骤s6，采用第二固化装置对第二纤维层进行固化，得到成型管体；

具体的，固化温度为120-250℃；

步骤s7，牵引装置继续牵引牵引管移动，当成型管体移动至所述牵引装置后，去除牵引管，由牵引装置直接牵引成型管体移动；

步骤s8，根据需要按一定长度进行切割得到玻璃纤维增强塑料电缆导管成品。

请结合参阅图5，是采用本发明的玻璃纤维增强塑料电缆导管的生产方法制备得到的玻璃纤维增强塑料电缆导管的结构示意图。本发明的玻璃纤维增强塑料电缆导管包括薄膜层201、第一纤维层202、第二纤维层203，其中薄膜层201与第一纤维层202粘接形成管本体204，第二纤维层203与管本体204粘接形成成型管体205，成型管体205按需求切割即为玻璃纤维增强塑料电缆导管成品。

本发明中，玻璃纤维增强塑料电缆导管的管径为50-250mm。

本发明提供的玻璃纤维增强塑料电缆导管的生产方法，制备形成的电缆导管，纤维在环向和轴向均匀布置，纤维方向与受力方向一致，可提高管道的力学性能；且本发明根据环向和轴向力的大小来分配环向和轴向纤维的比例，材料得到充分应用，即安全又经济，同等强度性能要求下情况下可节约大量材料，降低10％以上的成本。

以上结合附图对本发明的实施方式作出详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对本领域的技术人员而言，在不脱离本发明的原理和精神的情况下对这些实施例进行的多种变化、修改、替换和变型均仍落入在本发明的保护范围之内。