本发明涉及一种制造管道系统用的纤维增强的塑料模制件的方法与设备,这种管道的内胎由一种热塑性塑料制成,其外壳由一种用人造树脂浸渍过的纤维缠绕层构成。 在化学工业中传输介质、特别是传输腐蚀性介质的管道的内胎由一种热塑性塑料、例如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等制成,其外壳由一种纤维增强的叠层材料、例如用不饱和聚酯树脂或环氧树脂浸渍过的玻璃纤维缠绕起来构成。叠层材料外壳用以增强管子,以便能以较高的压力来传输介质,也用以承受外部的力、例如对管道施加的拉压或弯曲力。
这样的管道系统,如同其它管道结构一样,要用相应的成型件,例如三通、四通、弯头或缩径套节等。
公知的制造这类成型件的方法是用所谓湿法进行缠绕的,即是,玻璃纤维或玻璃纤维带在缠绕过程中是经树脂浸渍的。但是按车床原理机绕,只有简单形状的管状或弧形的成型件可以用湿法缠绕。复杂的成型件如三通或四通就不能机绕,因为在缠绕过程中,带子连同浸渍容器一道要围绕其纵向轴旋转。此外,在高缠绕速度下,玻璃纤维编织带不再能被树脂充分浸透。
本发明的任务在于提供一种上述类型的方法,采用这种方法也能用机绕方法制造复杂的玻璃纤维增强的成型件,并能保证成型件有稳定的质量及所需地强度。本方法当可适用于所有管道结构用的成型件,当制造数量较高时,也可自动化生产而且成本较低。
本发明的任务通过以下方法解决,把干的玻璃纤维编织带按预定程序至少复盖着表面地缠绕到一个热塑性塑料的、用作内胎的注射成型模制件上,缠绕好的成型件在外部与内腔都保持在真空的情况下浸入树脂槽内,并随后向树脂槽施加大气压,在取出浸渍过的成型件后,树脂随着成型件旋转的同时被紫外光固化。
本发明的特点还在于在成型件浸在树脂槽内以后再进行一次或多次交替抽真空和施加大气压。注射成型模制件在用玻璃纤维编织带缠绕以前要在其表面上进行增强附着力的表面处理。在T型模制件的缠绕过程中,玻璃纤维编织带反复地围绕其纵向轴旋转;在进行缠绕以前,注射成型模制件的管状端部各带一个设计用来支承安装芯轴的嵌入衬套,并且在缠绕以后嵌入衬套用保护盖密封,其中至少一个保护盖带有通气软管,使模制件的内腔从此处跟其外部环境连通。突出于热塑性塑料模制件之外的、固化了的玻璃纤维缠绕层的端部通过机械加工切除。
实施本发明的设备是一台4轴数控绕制机,注射成型模制件装在绕制芯轴上供玻璃纤维编织带在其上缠绕,并带有一个真空浸渍槽、一个带紫外线灯的辐照室和一个加工工位;绕制芯轴有一内芯轴,支承在装设在模制件的管状端部内的嵌入衬套的中心孔内;管状端部用保护盖套在嵌入衬套上进行密封;有一个保护盖上面有一根软管将浸入树脂槽内的模制件的内腔跟真空浸渍槽内的空间连通。
用干绕法把玻璃纤维编织带缠绕到一个注射成型模制件上的方法可用一台四轴数控绕制机按程序缠绕复杂的三通或四通,因为在此处编织带是需要旋转的。
把绕制件浸渍在一个先抽真空随后通入大气压的树脂槽中就保证了充份浸透整个玻璃纤维缠绕层。
由于使用紫外线固化的树脂,这种树脂可在容器中存放较长时间而不会失效。
按本发明的技术特征的整个工艺流程可用简单方法加以自动化。
本发明在附图中示例地进行了描绘,并随后作了说明。其中:
图1a至1d简化地示出了玻璃纤维加强成型件的生产工艺,
图2是装在绕制芯轴上的一个注射成型模制件的剖面图,
图3是图2一部份套上防护罩的局部剖面图。
图1a简单地示出在绕制机20上进行的绕制过程,一个由热塑性塑料材料制成的、构成内胎的注射成型模制件1用玻璃纤维编织带2缠绕起来。在所示的实施例中,模制件1的结构为带有三个管状端部1a、1b、1c的三通,跟端部1a和1b同心地设置有绕制芯轴5,它用于在绕制机20中承装模制件1。模制件1在缠绕前在其表面上进行增强附着力的表面处理,使其能较好地跟玻璃纤维增强的外壳结合。
带着经过这样处理好的模制件1的绕制芯轴5支承在绕制机20的主轴箱21和尾座22之间,并可围绕轴A旋转。
溜板23可在X和Y方向上滑动,它上面装有可围绕轴B旋转的导带装置24。X及Y方向的滑动驱动装置及A轴和B轴的旋转驱动装置是数控的,因而使绕制过程自动按照经过计算机最佳化的程序进行。三通上的复盖住模制件表面的单层或多层的缠绕层保证也是最佳的,因为在管状端部1c的缠绕过程中玻璃纤维编织带2是可围绕轴B旋转的。在缠绕以后,管状端部1a、1b、1c密封起来(见图3)并按图1b将缠绕起来的模制件1放入盛有树脂的真空浸渍槽30内进行浸渍。
真空槽有一气密的封闭容器31,其中设有装紫外线固化树脂33的槽32及一个可升降模制件的悬挂装置34。
在悬挂起缠绕好的模制件1并且将容器关闭以后,通过真空泵35对容器抽真空。在保持真空的情况下把模制件浸入树脂中,随后向树脂槽内通入大气压力,这样树脂就被压进玻璃纤维织物中。在容器31中,悬挂在树脂内的模制件多次交替经受抽真空和通大气压,这就保证了玻璃纤维织物被树脂浸透。
为避免局部的树脂积聚,应把浸渍了树脂的模制件尽可能地在旋转状况下送进辐照室40(见图1c),使它从各个方面受到灯41发出的紫外线辐照,在此处树脂均匀固化。图1d展示了加工工位50,它有一个定位夹具51及一个诸如切割砂轮片或圆片锯之类的切割工具52。突出于热塑性塑料模制件1之外的、固化了的玻璃纤维缠绕层的端部用切割工具52切去,并卸除绕制芯轴。在此之后,制成的玻璃纤维增强成型件3就可供管道系统使用。
图2展示了在绕制芯轴5上装上一个T形热塑性塑料模制件1的情形。嵌入衬套6插入模制件1的管状端部1a、1b、1c,直达止面7,在定心座8上有一密封垫9。在三个嵌入衬套6的中心孔10内支承着一个T形的内芯轴11,它的插入端12伸出于管状端部1a、1b上的两个嵌入衬套6之外。这时借助连接套筒13所夹紧的芯轴部件14和内芯轴11一道构成绕制芯轴5,在把玻璃纤维编织带绕到模制件1上以后,卸下连接套筒13和芯轴部件14,以便保护盖15能如图3所示地套到嵌入衬套6的微带锥度的部分16上去。通过在保护盖15上的滑入座的密封垫17可以密封端部1a、1b、1c。保护盖中的一个,如在管状端部1b套到嵌入衬套6上的保护盖15有一软管18,模制件1的内腔通过嵌入衬套6上的一个孔19及软管18与其外部环境连通。这样,软管18使得浸在树脂槽内的模制件1在内部也能经受真空和正常大气压,而不致使树脂进入模制件的内部。同样的嵌入衬套6和保护盖15也可使用于弯角件和弧状件,其时仅仅对构成带有旋转轴的绕制芯轴的内芯轴及套上的芯轴部件需加相应改动。