一种玻璃钢复合管及其加工方法与流程

本发明属于复合管加工技术领域，具体涉及一种玻璃钢复合管及其加工方法。

背景技术：

管材在日常生活中非常普遍，常用的有给水管、排水管、煤气管、暖气管、电线导管、雨水管等，随着技术的发展，管材的发展经历了普通铸铁管、水泥管、球墨铸铁管、镀锌钢管、塑料管及铝塑复合管等。其中，玻璃钢管以其独特的强耐腐蚀性能，内表面光滑，输送能耗低，使用寿命长等优点，在各领域获得了广泛的应用。

传统的玻璃钢管是以玻璃纤维及其制品作为增强材料，以不饱和树脂、环氧树脂等为基本材料，以石英砂及碳酸钙等无机非金属颗粒材料作为填料制备得到的管材。其制备方法有定长缠绕工艺，离心浇铸工艺以及连续缠绕工艺。但是，现有的玻璃钢管的整体强度较低，并且管壁的耐压能力较低，以致于无法适用于高压流体的输送；进一步的，传统的玻璃钢管在输送高压流体时，管材内壁的摩擦阻力会提高，从而使得管材在输送高压流体时的压力降过大，流体输送能耗提高。

技术实现要素：

针对现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种玻璃钢复合管的加工方法，提高复合管的耐压能力，从而满足高压流体的输送要求。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种玻璃钢复合管的加工方法，包括以下步骤：

(1)将玻璃钢绕设到圆柱状内模具上形成内衬层，且在绕设前，沿所述圆柱状内模具的周向间隔布置第一玻璃纤维筋，所述第一玻璃纤维筋的长度方向与所述圆柱状内模具的长度方向相一致；

(2)待所述的内衬层固化后脱掉所述圆柱状内模具并在所述内衬层的外侧套上外模具，向所述内衬层与所述外模具之间的空腔内浇注复合树脂材料，形成结构层；

(3)脱掉外模具，在所述的结构层外绕设第二玻璃纤维筋，且在绕设第二玻璃纤维筋的过程对其施加张力使所述第二玻璃纤维筋具有预应力；

(4)在第二玻璃纤维筋缠绕层的外侧包覆外保护材料，得到玻璃钢复合管。

本发明提供的玻璃钢复合管的加工方法，先在圆柱状内模具上绕设玻璃钢以形成内衬层，由于第一玻璃纤维筋的存在，玻璃钢在圆柱状内模具上绕设的并不是规整的圆形，而是存在此起彼伏的状态，此种绕设方式，使玻璃钢在与第一玻璃纤维筋的接触点和与圆柱状内模具的接触点之间形成空腔；在步骤(3)中向内衬层与外磨具之间的空腔内浇注复合树脂材料后，形成内衬层的玻璃钢在周向上获得周期性的预应力，在玻璃钢复合管输送高压流体的过程中，该预应力能够抵消部分流体压力，确保该玻璃钢复合管输送高压流体的安全。

进一步的，通过在结构层外绕设第二玻璃纤维筋，并且在绕设第二玻璃纤维筋的过程中对其施加张力使得所述第二玻璃纤维筋具有预应力，该预应力也能很好的抵消高压流体对玻璃钢复合管的压力，提高该玻璃钢复合管输送高压流体的安全性。

根据本发明，本发明中，所述第一玻璃纤维筋在圆柱状内模具的周向上间隔布置，从而使的绕设在圆柱状内模具上的玻璃钢出现此起彼伏的状态；第一玻璃纤维筋设置的数量越多，玻璃钢在圆柱状内模具上绕设形成的内衬层越接近于圆形；优选条件下，步骤(1)中，所述第一玻璃纤维筋沿所述圆柱状内模具的周向间隔布置有至少三个。例如可以为沿圆柱状内模具的周向均匀间隔的布置有三个，四个或五个，更优选为该第一玻璃纤维筋沿所述圆柱状内模具的周向均匀间隔的布置有三个。

根据本发明，本发明中，所述的步骤(1)中，所述第一玻璃纤维筋的直径与待成型玻璃钢复合管的内径之比为1：10～20；

所述内衬层的绕设厚度为3～7mm。

根据本发明，本发明中，所述外模具与所述内衬层的距离决定了浇注复合树脂材料的量；距离越大，浇注的复合树脂材料的量越多，而距离越小，浇注的复合树脂材料的量越少；优选条件下，步骤(2)中，所述外模具与所述内衬层的最低距离为3～7mm。该最低距离即由于第一玻璃纤维筋的凸撑使内衬层向外凸伸的最远点与所述外模具之间的距离。

根据本发明，本发明中，步骤(3)中，所述第二玻璃纤维筋的直径为3～6mm；

所述第二玻璃纤维筋在所述结构层外的绕设层数为1层或2层。

根据本发明，本发明中，步骤(2)中，所述复合树脂材料包括环氧树脂、固化剂、改性剂、无机填料和有机溶剂。

进一步的，本发明中，所述的环氧树脂为双酚a型环氧树脂；

所述的固化剂为聚酰胺；

所述的改性剂为聚硫橡胶；

所述的无机填料选自二氧化钛、二氧化硅、滑石粉、石膏粉和硅灰石中的一种或一种以上按任意比例的混合物；

所述的有机溶剂为甲苯、丁酮、乙酸丁酯中的一种或其组合。

进一步的，本发明中，所述复合树脂材料中各组分的用量影响该玻璃钢复合管结构层的强度，影响对高压流体的耐受能力；优选条件下，所述的复合树脂材料包括以下重量份的原料制成：环氧树脂35～45重量份、固化剂5～12重量份、改性剂5～10重量份、无机填料3～15重量份、有机溶剂10～15重量份。

本发明中，所述的玻璃钢是以玻璃纤维及其织物作为增强材料，以不饱和聚酯树脂作为基体材料采用缠绕工艺制作而成。

所述外保护材料的作用在于将结构层外侧的第二玻璃纤维筋绕设后形成的凹缺填平，并对该玻璃钢复合管起到一定的保护作用，所述的外保护材料选自玻璃钢、热塑性树脂或树脂砂浆。

本发明中，在第二玻璃纤维筋的绕设过程中对其施加张力，使得第二玻璃纤维筋在绕设后具有预应力，所述张力的施加以不超过第二玻璃纤维筋的耐受能力为宜，例如，所述的张力保持在10n。

本发明还提供了一种采用上述加工方法加工得到的玻璃钢复合管。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：

本发明提供的玻璃钢复合管的加工方法实现了对现有玻璃钢复合管的结构改进，提高了该玻璃钢复合管的管壁对于内部高压流体的耐受能力，从而满足了对高压流体的输送要求；具体的，位于结构层的内侧结构和外侧结构均在加工的过程中得到了预应力，从而能够抵消玻璃钢复合管在输送高压流体时高压，确保管材的稳定。

本发明提供的复合树脂材料，与所述的玻璃钢材料具有很好的融合粘接效果，确保形成的结构层的整体强度，使得加工得到的玻璃钢复合管具有较好的整体强度，能够适用于高压流体的输送；此外，本发明提供的复合树脂材料具有较好的流动性，从而在圆柱状内模具上绕设的玻璃钢上具备较好的浸染能力，使得形成的玻璃钢复合管的内侧管壁光滑、紧实，有效的降低了该玻璃钢复合管内侧管壁的摩擦阻力，降低了高压流体在输送过程中的压力降，减小了输送能耗。

附图说明

图1、2为本发明提供的玻璃钢复合管的断面结构示意图；

图中标号说明：10-第一玻璃纤维筋，20-内衬层，30-复合树脂材料层，40-第二玻璃纤维筋缠绕层，50-外保护层。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体附图及实施例，进一步阐明本发明。

本发明中所有的原料，对其来源没有特别限定，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。

本发明中所有的原料，对其纯度没有特别限定，本发明优选采用分析纯或复合材料领域使用的常规纯度。

实施例1

一种玻璃钢复合管的加工方法，包括以下步骤：

(1)将玻璃钢绕设到圆柱状内模具上形成内衬层，且在绕设前，沿所述圆柱状内模具的周向均匀间隔的布置三个第一玻璃纤维筋，所述第一玻璃纤维筋的长度方向与所述圆柱状内模具的长度方向相一致；

所述第一玻璃纤维筋的直径与待成型玻璃钢复合管的内径之比为1：15；

所述内衬层的绕设厚度为5mm；

(2)待所述的内衬层固化后脱掉所述圆柱状内模具并在所述内衬层的外侧套上外模具，所述外模具与所述内衬层的最低距离为5mm；

向所述内衬层与所述外模具之间的空腔内浇注复合树脂材料，形成结构层；

所述的复合树脂材料包括以下重量份的原料制成：双酚a型环氧树脂40重量份、聚酰胺8重量份、聚硫橡胶8重量份、二氧化硅6重量份、滑石粉6重量份、乙酸丁酯13重量份；

(3)脱掉外模具，在所述的结构层外绕设第二玻璃纤维筋，且在绕设第二玻璃纤维筋的过程对其施加张力使所述第二玻璃纤维筋具有预应力；

所述第二玻璃纤维筋的直径为4mm；且该第二玻璃纤维筋在所述结构层外绕设的1层；

(4)再利用玻璃钢包覆第二玻璃纤维筋，形成外保护材料，得到玻璃钢复合管。

该实施例1中加工得到玻璃钢复合管的断面示意图如图1所示，其中，10为第一玻璃纤维筋，20为内衬层，30为复合树脂材料层，40为第二玻璃纤维筋缠绕层，50为外保护层。

实施例2

如实施例1提供的玻璃钢复合管的加工方法，不同的是，在步骤(1)中，沿所述圆柱状内模具的周向均匀间隔的布置四个第一玻璃纤维筋；其余不变，按实施例1的加工方法加工得到所述的玻璃钢复合管。

该实施例2中加工得到玻璃钢复合管的断面示意图如图2所示，其中，10为第一玻璃纤维筋，20为内衬层，30为复合树脂材料层，40为第二玻璃纤维筋缠绕层，50为外保护层。

实施例3

如实施例1提供的玻璃钢复合管的加工方法，不同的是，步骤(2)中，所述的复合树脂材料包括以下重量份的原料制成：双酚a型环氧树脂35重量份、聚酰胺5重量份、聚硫橡胶5重量份、二氧化硅2重量份、滑石粉1重量份、乙酸丁酯10重量份；

其余不变，按实施例1的加工方法加工得到所述的玻璃钢复合管。

实施例4

如实施例1提供的玻璃钢复合管的加工方法，不同的是，步骤(2)中，所述的复合树脂材料包括以下重量份的原料制成：双酚a型环氧树脂45重量份、聚酰胺12重量份、聚硫橡胶10重量份、二氧化硅9重量份、滑石粉6重量份、乙酸丁酯15重量份；

其余不变，按实施例1的加工方法加工得到所述的玻璃钢复合管。

实施例5

如实施例1提供的玻璃钢复合管的加工方法，不同的是，步骤(3)中，所述第二玻璃纤维筋在所述结构层外绕设有2层；

其余不变，按实施例1的加工方法加工得到所述的玻璃钢复合管。

对比例1

如实施例1提供的玻璃钢复合管的加工方法，不同的是，步骤(2)中，所述外模具与所述内衬层的最低距离为2mm；其余不变，按实施例1的加工方法加工得到所述的玻璃钢复合管。

对比例2

如实施例1提供的玻璃钢复合管的加工方法，不同的是，步骤(2)中，所述的复合树脂材料包括以下重量份的原料制成：双酚a型环氧树脂30重量份、聚酰胺10重量份、聚硫橡胶6重量份、二氧化硅1重量份、滑石粉1重量份、乙酸丁酯13重量份；

其余不变，按实施例1的加工方法加工得到所述的玻璃钢复合管。

性能测试：

对实施例1-5、对比例1-2加工得到的玻璃钢复合管进行性能测试，测试结果记录到表1中。

表1：

结合上述测试数据可以看出，本发明提供的加工方法加工得到的玻璃钢复合管具有优异的耐压能力。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的特点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。