一种埋地双层纤维增强塑料储罐罐壁层合设计与制造方法与流程

技术领域

本发明涉及一种埋地双层纤维增强塑料储罐罐壁层合设计与制造方法，属于纤维增强塑料储罐技术领域。

背景技术：

现有的埋地式双层纤维增强塑料储罐主要由内罐体3、3D中间间隙层2、具有加强筋4的外罐体1及其附属人孔7、人孔操作井座8、泄漏检测池9、防撞击冲击板5、吊耳10等构成（见图1、图2）。

现有的埋地式双层纤维增强塑料储罐罐壁层合有多种设计、制造方法，例如利用阴模喷射树脂、玻璃纤维短切纱成型法、玻璃纤维纱束浸渍树脂缠绕成型法以及玻璃纤维布浸渍树脂手糊法等，其中利用阴模喷射树脂、玻璃纤维短切纱成型方法：壁的层合仅一层，无结构层设计；玻璃纤维纱束缠绕成型方法：壁的层合不多于二层，树脂含量低，难于防渗层设计；玻璃纤维布手糊法劳动强度大，费时费力，效率低，不利于工业化生产。

技术实现要素：

本发明在研究了国内外玻璃钢制造工艺基础上，结合目前玻璃钢储罐制造工艺特点以及条件、体积大（20-100m³），纤维增强塑料固塑过程高放热160℃等特点，通过实验确定出一套新的设计、制造工艺方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种埋地双层纤维增强塑料储罐罐壁层合设计、制造方法，特殊之处在于，包括以下设计、制造步骤：

1：内半罐体的成型

在内半罐体成型机的模胎上由内而外缠绕多层浸渍有树脂的玻璃纤维毡和玻璃纤维布，固化塑化形成内半罐体；2个内半罐体组成1个内罐体；

所述玻璃纤维布选用的是方格布或方加斜综合方法编织的布。用布主要作用是提高罐壁组织结构层承受应力效果。布的经线纬线排布有序，可按设计进行铺层，保证力学性能要求；布厚度一致，布上可以均匀涂覆浸渍树脂，使固塑化的玻璃纤维增强塑料层合板厚度均匀。因此罐体具有较强的抗环向应力、轴向应力、斜向交叉应力的能力；多层组织结构可以弥补单层存在的缺点，产生层合致密效应，制成的塑料层合板如同钢板。实验证明按此方法设计、制作的内罐壁径向、轴向拉伸强度可达140Ｍpa以上，弯曲强度190Ｍpa以上，斜向交叉拉伸强度可达120Ｍpa以上，弯曲强度可达170Ｍpa。这样设计是利用玻璃纤维布编织结构特点，玻璃纤维布增强塑料层合板的均匀致密特性达到罐体设计要求。

所述树脂为对苯型不饱和聚酯树脂，分子结构较为稳定，耐腐蚀性好，制做工艺性好。树脂固塑采用的固化剂应是含水份极低，品质高产品，以减少塑板气泡，提高塑板致密性。

所述玻璃纤维毡设于罐壁内层，为功能防渗层。毡吸收树脂量高，其树脂的吸收率可达70～90﹪，有效抵抗储存介子的浸蚀。塑板多层结构设置是为得到较好的层合致密度。

2、内罐体的成型

将成型后的两个内半罐体的边、口按尺寸切齐、磨平，然后进行对接。两个内半罐体对接采用中心对称，圆接方法连接；接合处的口缝用浸渍有树脂的玻璃纤维纱充实，固塑后实现无缝可靠对接；

所述接缝所用的玻璃纤维纱为无碱无捻纱；

所述树脂为对苯型不饱和聚酯树脂；

上述步骤中还需要分别对对接边口的内侧和外侧进行补强，其中外补强层采用的是浸渍有树脂的玻璃纤维毡和布，每侧补强宽度大于18倍壁厚；内补强层采用的是浸渍有树脂的玻璃纤维毡和布，每侧补强宽度大于18倍壁厚。

3、中间间隙层的成型

中间间隙层采用玻璃纤维3D立体织物在内罐体上栽接成型，设计3D立体织物内部流道竖直向下，3D立体织物浸渍树脂充分固塑硬化后3D立体织物膨起度应达98%以上，表面抗压强度达到2.0MPa以上。透过表面应能清晰看到内部流道，浸渍树脂无过量或过少现象。

4、外罐体的成型

外罐体在3D立体织物表面成型，在3D立体织物表面设2层致密玻璃纤维毡达到防渗作用。在其上环形缠绕多层浸渍有树脂的玻璃纤维纱束，以及至少一层呈45°～60°交叉缠绕的浸渍有树脂的玻璃纤维纱束，纱束层缠绕完毕，立即加缠多层浸渍有树脂的玻璃纤维布。用上述两种纱束缠绕方式和布叠加缠绕成型的外罐基础壁，可以获得更好符合罐力学性能要求的外壁。径向拉伸强度可达200Ｍpa以上，弯曲强度可达260Ｍpa。

外罐体加强筋的制作：加强筋为FRP玻璃纤维增强塑料，加强筋由塑料泡沫定型，在所述塑料泡沫上采取75°-85°左右交叉缠绕浸渍有树脂的玻璃纤维纱束成型加强筋，制成强固的肋筋见图4。加强筋成形后，在两个加强筋之间的筒体段缠绕多层玻璃纤维布，增加筒体段强度，缠绕工序完成，整个外罐壁喷射一层浸渍有树脂的玻璃纤维短切纱，厚度大于1.2mm。完成罐体制造。

5、防撞冲击板制作

罐内底部人孔正下方防撞冲击板采用多层浸渍有树脂的玻璃纤维布和最外3层碳素纤维布成型，其强度是钢的6倍，更耐磨、耐腐蚀。

本发明一种埋地双层纤维增强塑料储罐罐壁层合设计、制造方法，相对于目前现有的罐体制造方法，达到层合壁板较佳设计要求，功能要求，能够保障施工人员的人身安全，罐体结构受力性能优异、劳动强度低，生产工艺流畅，效率高，适合于工业化生产。

附图说明

图1：埋地式双层纤维增强塑料储罐结构示意图；

图2：图1的剖视图；

图3：内半罐体成型机结构示意图；

图4：缠绕加强筋示意图。

具体实施方式

以下参照附图，给出本发明的具体实施方式，用来对本发明的构成进行进一步说明。

实施例1

本实施例的一种埋地双层纤维增强塑料储罐罐壁层合设计与制造方法参考图1-4，包括以下流程：

1、内半罐体的成型

内罐体是由两个内半罐体接合而成的，首先要使用内半罐体成型机成型两个内半罐体；

所述内半罐体成型机是由支座11、传动机构12、旋转支撑臂13和内半罐体模胎14构成，其中所述传动机构12和旋转支撑架13安装于所述支座11上，所述内半罐体模胎14用于成型内半罐体的外形，具有与所述内半罐体外形相匹配的结构；所述旋转支撑架13嵌入所述内半罐体模胎14的内部并与之内部相连进而驱动其周向转动；

具体成型的过程如下：在内半罐体成型机的模胎上由内而外依次缠绕浸渍有树脂的玻璃纤维毡和玻璃纤维布，其中缠绕的多层玻璃纤维毡位于多层玻璃纤维布的内层，浸渍有树脂的玻璃纤维毡和玻璃纤维布固化塑化后形成内半罐体；2个内半罐体组成1个内罐体；

所述玻璃纤维布选用的是方格布或方加斜综合方法编织的布。用布主要作用是提高罐壁结构层承受应力效果。布的经线纬线排布有序，可按设计进行铺层，保证力学要求；布厚度一致，布上可以均匀涂覆浸渍树脂，使固塑化的玻璃纤维增强塑料层合板厚度均匀。因此罐体具有较强的抗环向应力、轴向应力、斜向交叉应力的能力；多层组织结构可以弥补单层存在的缺点，产生层合致密效应，制成的塑料层合板如同钢板。实验证明按此方法制作的内罐壁径向、轴向拉伸强度可达140Ｍpa以上，弯曲强度190Ｍpa以上，斜向交叉拉伸强度可达120Ｍpa以上，弯曲强度可达170Ｍpa。这样设计是利用玻璃纤维布编织结构特点，玻璃纤维布增强塑料层合板的均匀致密特性达到罐体设计要求。

所述树脂为对苯型不饱和聚酯树脂，分子结构较为稳定，耐腐蚀性好，制做工艺性好。树脂固塑采用的固化剂应是含水份极低，品质高产品，以减少塑板气泡，提高塑板致密性。

所述玻璃纤维毡设于罐壁内层，为功能防渗层。毡吸收树脂量高，其树脂的吸收率可达70～90﹪，能有效抵抗储存介子的浸蚀。塑板多层结构设置是为得到较好的层合致密度。

2、内罐体的成型

将成型后的两个内半罐体的边、口按尺寸切齐、磨平，然后进行对接。两个内半罐体对接采用中心对称，圆接方法连接；接合处的口缝用浸渍有树脂的玻璃纤维纱充实，固塑后实现无缝可靠连接，形成整个内罐体；

所述接缝所用的玻璃纤维纱为无碱无捻纱；

所述树脂为对苯型不饱和聚酯树脂；

上述步骤中还需要分别对对接边口的内侧和外侧进行补强，其中外补强层采用的是浸渍有树脂的玻璃纤维毡和布，每侧补强宽度大于18倍壁厚；内补强层采用的是浸渍有树脂的玻璃纤维毡和布，每侧补强宽度大于18倍壁厚。

3、中间间隙层的成型

中间间隙层采用玻璃纤维3D立体织物在内罐体上栽接成型，设计3D立体织物内部流道竖直向下，3D立体织物浸渍树脂充分固塑硬化后3D立体织物膨起度应达98%以上，表面抗压度达到2.0MPa以上。透过表面应能清晰看到内部流道，浸渍树脂无过量或过少现象。

4、外罐体的成型

外罐体在中间间隙层的表面成型，在3D立体织物表面设两层致密玻璃纤维毡达到防渗作用。在其上环形缠绕多层浸渍有树脂的玻璃纤维纱束，以及至少一层呈45°～60°交叉缠绕的浸渍有树脂的玻璃纤维纱束，纱束层缠绕完毕，立即加缠多层浸渍有树脂的玻璃纤维布。用上述两种纱束缠绕方式和布叠加缠绕成型的外罐基础壁，可以获得更好符合罐力学性能要求的外壁。径向拉伸强度可达200Ｍpa以上，弯曲强度可达260Ｍpa。

外罐体加强筋的制作：加强筋为FRP玻璃纤维增强塑料，加强筋由塑料泡沫定型，在所述塑料泡沫上采取75°-85°左右交叉缠绕浸渍有树脂的玻璃纤维纱束成型加强筋，制成强固的肋筋见图4。加强筋成形后，在两个加强筋之间的筒体段缠绕多层玻璃纤维布，增加筒体段强度，缠绕工序完成，整个外罐壁喷射一层浸渍有树脂的玻璃纤维短切纱，厚度大于1.2mm。完成罐体制造。

5、防撞冲击板制作

罐内底部人孔正下方防撞冲击板采用多层浸渍有树脂的玻璃纤维布和最外3层碳素纤维布成型，其强度是钢的6倍，更耐磨、耐腐蚀。

本发明一种埋地双层纤维增强塑料储罐组织结构层制造方法，相对于目前现有的罐体制造方法，达到层合壁板较佳设计要求，功能要求，能够保障施工人员的人身安全，罐体结构受力性能优异、劳动强度低，生产工艺流畅，效率高，适合于工业化生产。