一种纤维管状成型件的制作方法与流程

本发明涉及将以水为载体的纤维或纤维与粘合剂通过堆积、挤压和干燥过程制成管状成型件的方法，所称纤维包括：纸纤维及其他有机纤维，还包括无机纤维；所称粘合剂包括有机和无机粘合剂。

背景技术：

纤维管状成型件品种较多，此处仅列举发明人最为关注的两种，一为变压器湿法成型的纸质管状绝缘件，制作该管状成型件需先在纸机上抄出厚平湿纸坯，再由成型技师将湿纸坯用手工在胎型上成型，生产效率极低，且产品质量取决于成型技师的经验和技巧，因此其价格十分昂贵；另一为在铸造行业中，由日本花王公司发明的成型技术所生产的纸质浇道管(授权公告号：cn100363127c)，此种纸质浇道管正在推广使用，但其成型技术没有脱离开传统纸浆模塑中空制品成型技术，即两个半模合成一个模腔，由开口部先后向模腔内注浆使纸纤维堆积成型、注入压缩空气使成型纸纤维脱水，再由开口部插入弹性体型芯并使之膨胀以挤压成型纸纤维使与模具贴实，进而在热整形工位也需在开口部插入弹性体型芯并使之膨胀以获得良好形状，上述工艺的缺点是过于繁琐导致成本过高，从而严重阻碍纸质浇道管的推广使用。

技术实现要素：

鉴于现有变压器管状成型绝缘件工艺效率十分低下以及纸质浇道管成本过高的现状，本发明提出一种将以水为载体的纤维或纤维与粘合剂通过堆积、挤压和干燥过程制成管状成型件的方法，所称纤维包括：纸纤维及其他有机纤维，还包括无机纤维；所称粘合剂包括有机和无机粘合剂；该方法能够使变压器管状绝缘件的制作由手工为主实现全部模具化生产，提高变压器管状绝缘件的生产效率和产品质量，使制作成本变得低廉；同时该方法应用于纸质浇道管的制作将简化工艺步骤从而使产品成本显著降低，并能够使纸质浇道管的强度和外观更优化，十分有利于纸质浇道管的推广。

该技术所适合制作的管状成型件并不仅限于变压器管状成型绝缘件和纸质浇道管，所有由湿法成型的纤维成型件均可使用此技术。

本发明的技术解决方案是这样实现的：

1、管状成型件的材料使用以水为载体的纤维或纤维和粘合剂，模具组成包括两个成型表面合起来与所制管状成型件的外表面相同的半模，每个半模的气室可以按设定分别通大 气、真空或压缩空气，气室与成型表面有小孔或缝隙相通，成型表面还覆有可以使水通过并拦截纸浆中固状物的网或多孔材料层，两个半模初始处于分开状态，一个表面形状与所制管状成型件内表面相同的芯模置于两个半模之间；

2、两个半模可以在其成型表面浸入纤维或纤维与粘合剂和水形成的浆料中后靠纤维浆与气室的压力差排水成型，所述芯模与两个半模的初始距离要能够满足两个半模排水层积纤维不受到阻碍的要求；

3、两个半模能够在层积了足够的纤维层后或层积的过程中向芯模相对运动，一直到两个半模的分型面紧密贴合，同时芯模与半模成型表面的间隙达到设定间隙；芯模和半模的共同作用使已层积的纤维充分脱水；两个半模紧密贴合后，成型表面的纤维层在0.01至40mpa压力作用下于分型面处紧密结合成一体，经济的压力为0.5至10mpa；

4、两个半模的层积成型可以依赖设定其气室为负压，从而形成真空成型方式；

5、另外的方式是：一个半模作为上模安装在上模安装板上，另一个为下模安装在下模安装板上，模具组成中还包括一个动密封地套在下模(或上模)安装板上，其上端(下端)与上模(或下模)安装板形成静密封的柱面筒，上模安装板、下模安装板与该柱面筒三者组成一个密封空间，在外力作用下上下模安装板可相向运动，此时套在下模(或上模)安装板上的柱面筒也跟着相对于下模(或上模)安装板滑动，使得三者组成的密封空间容积不断缩小，从而对密封在其间的纤维浆产生压力，使纤维浆中的水不断从半模成型表面被挤出而纤维层状地堆积在半模成型表面，这种方式称之为密封挤压成型；在芯模和半模共同作用使已层积的纤维充分脱水之前，该方式下的纤维浆压力范围为0.01至40mpa，最经济为0.01至8mpa。

6、为增加两个半模表面的纸纤维层在分型面处的结合强度，可将每个半模的成型表面扩展形成两侧的与分型面平行的翻边，其翻边的宽度与管状成型件的径向尺寸相适宜；翻边的宽度与管状成型件的径向尺寸的比值约在1/100至1/5左右；由此形成的管状成型件的鳍边对管状成型件的抗弯强度和局部抗凹陷能力均有显著增强作用，管状成型件的插入端的鳍边可用合适的工具去除。

7、芯模设置在两个半模之间的方法为：芯模至少有一端的一定长度在半模成型表面的覆盖范围之外，芯模赖此一定长度的端头与芯模支架可拆卸地固联在一起，芯模支架与两个半模安装板中的至少一个之间有一根或一根以上的定位杆定位，芯模支架可以套在定位杆上上下滑动，以实现芯模相对于两个半模的接近或远离的运动。

8、在同一个上下模安装板与柱面筒组成的模具内或真空成型方式的同一个成型机构中可安放两套以上更多的半模及芯模组合，它们可以是完全一样的也可以是形状不一样的， 但最好是所成型的管状成型件的壁厚具有相同或近似的厚度要求。

9、芯模由热膨胀系数较大的塑料材料制成，芯模可以是实心的也可以是有轴向长孔的，l形管和三通管的芯模可由两件塑料棒相交联接组成，四通管则由位于同一平面的三件塑料棒相交联接组成；所述的相交联接为可插拔式；

10、芯模与包覆其外的管状成型件湿坯一同被取出，在常温下于通风处放置至含水率下降至25-50％时送入烘干机内烘干或置于热模中干燥，也可以直接进入烘干机烘干或置于热模中干燥；当含水率降至10％以下(最好是6％以下)取出冷却至能够顺利抽取芯模所需温度时，将芯模抽出回用；

与现有技术相比较，本发明的优势是显而易见的：

本发明成功地解决了变压器管状成型绝缘件生产效率低下的问题，尤其是将管状成型件的用平板湿坯手工成型变革为纸浆模内借助压力机直接成型，使生产成本大大降低；模具高压成型使绝缘件密度更高、形状更准确，因而绝缘强度更高。同时本发明还解决了纸质浇道管工艺过于复杂，导致成本过高推广不力的问题，并且本发明能够使纸质浇道管在保留了原有质轻、易操作的优势前提下更密实、更坚固，从而破损率也将显著降低；对于所有适合使用纸浆原料的管状成型件的制作生产，本发明都具有产品成本低廉、尺寸精确和密实坚固的优势。

附图说明：

本发明附图2页，即：

图1至图3为制作管状成型件的密封挤压成型方式的模具结构示意：分别为：注浆时状态、密封挤压开始时状态和密封挤压终了时状态；

图4为l型铸造浇道管示意；

图5为一次成型多个管状成型件的模具示意。

图中：11为上半模；12为上半模安装板；21为下半模；22为下半模安装板；31为芯模；32为芯模支架；33为芯模支架定位杆；41为柱面筒；51为纸质浇道管。

具体实施方式

实施例1l型纸质铸造浇道管的成型方法：

步骤一：注浆将以废旧报纸、碳纤维和粘合剂为原料制取的浓度为1％的混合浆料定量地注入按密封挤压成型方式做成的模具容腔中，如图1所示，密封挤压成型模具组成包括成型表面带有翻边的上半模11和下半模21、能够升降的上半模安装板12、固定在成型件工作台上的下半模安装板22、尼龙6制成的芯模31、芯模支架32、芯模支架定位杆33及动密封 地套在下模安装板22上的圆形柱面筒41，此时上半模安装板12与柱面筒41上端面分离、柱面筒41与下模安装板22形成的容腔处于最大容积状态；

步骤二：成型如图2所示，先令上半模安装板12下行接触柱面筒41上端面并建立密封，同时使芯模31处于距离上半模11和下半模21接近相等的位置；然后继续使上半模安装板12下行使得由上模安装板12、下模安装板22和柱面筒41三者组成的密封空间容积不断缩小，从而对密封在其间的混合浆料产生压力，使混合浆料中的水不断从半模成型表面被挤出而纤维层状地堆积在半模成型表面，直到上半模11和下半模21的分型面紧密贴合，同时芯模31与半模成型表面的距离不断缩小直至达到设定间隙，芯模31和两个半模11和21的共同作用使已层积的纤维充分脱水，两个半模11和21紧密贴合后，成型表面的纤维层在最大10mpa压力作用下充分脱水并于分型面处紧密结合成一体，如图3所示；

步骤三：干燥上模安装板12上行打开模具容腔，取出已成型的含水率约为48％左右的l型纸质浇道管51(如图4所示)湿坯及被其包覆的芯模31并送到烘干机内以120度的温度烘干至含水率6％以内取出，干燥后的l型纸质浇道管的密度为0.8至1.0克/立方厘米；

步骤四：抽取芯模将经干燥后的l型纸质浇道管51及芯模31置于风冷下降温至室温，由于尼龙6的热膨胀系数大于密度为0.8以上的管状成型件的热膨胀系数，所以此时l型纸质浇道管51内壁与芯模31外表面之间产生间隙，可以分别从l型纸质浇道管51的两个管口处取出两个尼龙棒正交插接组成的芯模31。

实施例2变压器管状绝缘件的成型方法：

步骤一：注浆将以本色绝缘木浆为原料制取的浓度为0.3％的浆料定量地注入按密封挤压成型方式做成的模具容腔中，除成型表面的形状和尺寸外(其中上半模11和下半模21的成型表面的翻边宽度与管径的比值小于实施例1)，模具组成与实施例1相同。

步骤二：成型除两个半模11和21紧密贴合后，成型表面的纤维层所受最大压力比10mpa更大达到15mpa外，其余与实施例1同；

步骤三：干燥上模安装板12上行打开模具容腔，取出已成型的含水率约为46％左右的变压器管状绝缘件的湿坯及被其包覆的芯模31并送到热压模具内以120度的温度烘干至含水率6％以内取出，干燥后的变压器管状绝缘件的密度为1.0至1.2克/立方厘米；

步骤四：抽取芯模与实施例1类似，略。

实施例3：可以一次成型多个管状成型件的模具

如图5所示，在一个由柱面筒和上、下模安装板组成的模腔内安装有多套上半模11、下半模21和芯模31组合，一次可以成型多个管状成型件。