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Tecnologia di avvolgimento in fibra di vetro-1

Il processo di avvolgimento del filamento è uno dei processi di produzione dei compositi a matrice di resina. Esistono tre forme principali di avvolgimento, avvolgimento a cerchio, avvolgimento piano e avvolgimento a spirale. I tre metodi hanno le proprie caratteristiche e il metodo di avvolgimento a umido è il più utilizzato a causa dei requisiti di attrezzatura relativamente semplici e dei bassi costi di produzione.

Il processo di avvolgimento dimensionale è uno dei principali processi produttivi di materiali compositi a base di resina. È una sorta di nastro continuo in fibra o tessuto impregnato di colla di resina in condizioni di tensione controllata e forma della linea predeterminata, e quindi avvolto in modo continuo, uniforme e regolare sullo stampo o sul rivestimento del nucleo, e quindi a una certa temperatura Viene polimerizzato sotto l'ambiente per diventare un metodo di stampaggio di materiali compositi per prodotti di una certa forma. Schema schematico del processo di stampaggio dell'avvolgimento di filamenti 1-1.

Esistono tre forme principali di avvolgimento (Figura 1-2): avvolgimento a cerchio, avvolgimento piano e avvolgimento a spirale. Il materiale di rinforzo ad anello viene avvolto continuamente sullo stampo centrale con un angolo vicino a 90 gradi (solitamente 85-89 gradi) con l'asse del mandrino. La direzione interna è avvolta in modo continuo sullo stampo centrale, e il materiale di rinforzo avvolto a spirale è anche tangente alle due estremità dello stampo centrale, ma è avvolto continuamente sullo stampo centrale in uno stato a spirale sullo stampo centrale.
Lo sviluppo della tecnologia di avvolgimento del filamento è strettamente correlato allo sviluppo di materiali di rinforzo, sistemi di resina e invenzioni tecnologiche. Sebbene durante la dinastia Han ci fosse un processo per impregnare lunghi pali di legno con seta di bambù longitudinale e seta a cerchio e impregnarli con lacca per realizzare lunghi pali per armi come Ge, Halberd, ecc., non è stato fino agli anni '50 che l'avvolgimento del filamento processo è diventato veramente una tecnologia di produzione di materiali compositi. . Nel 1945, la tecnologia di avvolgimento del filamento è stata utilizzata per produrre con successo una sospensione della ruota senza molle. Nel 1947 fu inventata la prima macchina avvolgitrice di filamenti. Con lo sviluppo di fibre ad alte prestazioni come la fibra di carbonio e la fibra aramidica e l'emergere di macchine avvolgitrici controllate da microcomputer, il processo di avvolgimento del filamento, come tecnologia di produzione di materiali compositi con un alto grado di produzione meccanizzata, è stato rapidamente sviluppato. Sono state applicate tutte le aree possibili.

In base ai diversi stati chimico-fisici della matrice resinosa durante l'avvolgimento, il processo di avvolgimento può essere suddiviso in tre tipologie: secco, umido e semisecco:

1. Metodo a secco
L'avvolgimento a secco utilizza un nastro di filato preimpregnato che è stato immerso in anticipo ed è nella fase B. Il nastro preimpregnato viene prodotto e fornito in una fabbrica o officina speciale. Nell'avvolgimento a secco, il nastro preimpregnato deve essere riscaldato e ammorbidito sulla macchina avvolgitrice prima di essere avvolto sullo stampo centrale. Poiché il contenuto di colla, le dimensioni del nastro e la qualità del nastro preimpregnato possono essere rilevati e selezionati prima dell'avvolgimento, la qualità del prodotto può essere controllata in modo più accurato. L'efficienza di produzione dell'avvolgimento a secco è maggiore, la velocità di avvolgimento può raggiungere i 100-200 m/min e l'ambiente di lavoro è più pulito. Tuttavia, l'apparecchiatura di avvolgimento a secco è più complicata e costosa e anche la resistenza al taglio intercalare del prodotto avvolto è bassa.

2. Bagnato
L'avvolgimento a umido consiste nell'impacchettare le fibre, immerse nella colla e avvolgerle direttamente su uno stampo centrale sotto il controllo della tensione, quindi solidificare e modellare. L'attrezzatura per l'avvolgimento a umido è relativamente semplice, ma poiché il nastro viene avvolto immediatamente dopo l'immersione, è difficile controllare e ispezionare il contenuto di colla del prodotto durante il processo di avvolgimento. Allo stesso tempo, quando il solvente nella colla si solidifica, è facile che si formino difetti come bolle e pori nel prodotto. , La tensione non è facile da controllare durante l'avvolgimento. Allo stesso tempo, i lavoratori operano in un ambiente in cui i solventi evaporano e le fibre corte volano e le condizioni di lavoro sono pessime.

3. Semisecco
Rispetto al processo a umido, il processo semisecco aggiunge una serie di apparecchiature di asciugatura lungo il percorso dall'immersione della fibra all'avvolgimento fino allo stampo centrale, che sostanzialmente espelle il solvente nella colla del nastro del filato. Rispetto al metodo a secco, il metodo semisecco non si basa su un set completo di complesse apparecchiature per il processo di preimpregnato. Sebbene il contenuto di colla del prodotto sia difficile da controllare con precisione quanto il metodo a umido nel processo, e vi è un set aggiuntivo di apparecchiature di asciugatura intermedie rispetto al metodo a umido, l'intensità del lavoro dei lavoratori è maggiore, ma i difetti come bolle e pori nel prodotto sono notevolmente ridotti.
I tre metodi hanno le proprie caratteristiche e il metodo di avvolgimento a umido è il più utilizzato a causa dei suoi requisiti di attrezzatura relativamente semplici e dei bassi costi di produzione. I vantaggi e gli svantaggi dei tre metodi di processo di avvolgimento sono confrontati nella Tabella 1-1.

Applicazione principale del processo di formatura degli avvolgimenti

1. Serbatoio di stoccaggio in FRP
Stoccaggio e trasporto di liquidi chimici corrosivi, come alcali, sali, acidi, ecc., i serbatoi in acciaio sono facili da marcire e perdere, e la durata è molto breve. Il costo del passaggio all'acciaio inossidabile è più elevato e l'effetto non è buono come quello dei materiali compositi. Il serbatoio sotterraneo in plastica rinforzata con fibra di vetro del petrolio avvolto in fibra può prevenire perdite di petrolio e proteggere la fonte d'acqua. I serbatoi di stoccaggio in FRP composito a doppia parete e i tubi in FRP realizzati con il processo di avvolgimento del filamento sono stati ampiamente utilizzati nelle stazioni di servizio

2. Tubi in FRP
I prodotti per tubi avvolti in filamenti sono ampiamente utilizzati negli oleodotti delle raffinerie di petrolio, negli oleodotti anticorrosivi petrolchimici, negli oleodotti e nei gasdotti per la loro elevata resistenza, buona integrità, eccellenti prestazioni complete, produzione industriale efficiente di facile realizzazione e bassi costi operativi complessivi. E le condutture di trasporto di particelle solide (come ceneri volanti e minerali) e così via.

3. Prodotti a pressione FRP
Il processo di avvolgimento del filamento può essere utilizzato per fabbricare recipienti a pressione FRP (compresi recipienti sferici) e prodotti per tubazioni a pressione FRP che sono sotto pressione (pressione interna, pressione esterna o entrambi).
I recipienti a pressione FRP sono utilizzati principalmente nell'industria militare, come gusci di motori a razzo solido, gusci di motori a razzo liquido, recipienti a pressione FRP, gusci a pressione esterni per acque profonde, ecc. I tubi a pressione avvolti in FRP possono essere riempiti con liquido e gas e non lo faranno perdite o danni a determinate pressioni, come i tubi di osmosi inversa per la desalinizzazione dell'acqua di mare e i tubi di lancio di razzi. Le eccellenti caratteristiche dei materiali compositi avanzati hanno consentito l'applicazione di successo di gusci di motori a razzo e serbatoi di carburante di varie specifiche preparate dal processo di avvolgimento del filamento, che è diventata la direzione principale dello sviluppo del motore ora e in futuro. Includono gli alloggiamenti del motore regolabili in assetto di pochi centimetri di diametro e gli alloggiamenti del motore per i razzi da trasporto di grandi dimensioni fino a 3 metri di diametro.

Metodo di riparazione del tubo di avvolgimento in FRP

1. Le ragioni principali per la superficie appiccicosa dei prodotti compositi sono le seguenti:
a) Alta umidità nell'aria. Poiché il vapore acqueo ha l'effetto di ritardare e inibire la polimerizzazione della resina poliestere insatura e della resina epossidica, può anche causare appiccicosità permanente sulla superficie e difetti come l'indurimento incompleto del prodotto per lungo tempo. Pertanto, è necessario garantire che la produzione di prodotti compositi venga effettuata quando l'umidità relativa è inferiore all'80%.
b) Troppo poca cera di paraffina nella resina poliestere insatura o la cera di paraffina non soddisfa i requisiti, con conseguente inibizione dell'ossigeno nell'aria. Oltre all'aggiunta di una quantità adeguata di paraffina, è possibile utilizzare anche altri metodi (come l'aggiunta di cellophane o pellicola di poliestere) per isolare la superficie del prodotto dall'aria.
c) Il dosaggio dell'agente indurente e dell'acceleratore non soddisfa i requisiti, quindi il dosaggio deve essere rigorosamente controllato secondo la formula specificata nel documento tecnico durante la preparazione della colla.
d) Per le resine poliestere insature, una quantità eccessiva di stirene volatilizza, determinando una quantità insufficiente di monomero di stirene nella resina. Da un lato, la resina non deve essere riscaldata prima della gelificazione. D'altra parte, la temperatura ambiente non dovrebbe essere troppo alta (di solito 30 gradi Celsius sono appropriati) e la quantità di ventilazione non dovrebbe essere troppo grande.

2. Ci sono troppe bolle nel prodotto e le ragioni sono le seguenti:
a) Le bolle d'aria non sono completamente guidate e ogni strato di stesura e avvolgimento deve essere arrotolato ripetutamente con un rullo. Il rullo deve essere di tipo circolare a zigzag o a scanalatura longitudinale.
b) La viscosità della resina è eccessiva e le bolle d'aria introdotte nella resina non possono essere espulse durante l'agitazione o la spazzolatura. È necessario aggiungere una quantità adeguata di diluente. Il diluente della resina poliestere insatura è stirene; il diluente della resina epossidica può essere etanolo, acetone, toluene, xilene e altri diluenti reattivi non reattivi o a base di etere di glicerolo. Il diluente della resina furanica e della resina fenolica è l'etanolo.
c) Selezione inadeguata dei materiali di rinforzo, i tipi di materiali di rinforzo utilizzati dovrebbero essere riconsiderati.
d) Il processo operativo non è corretto. In base ai diversi tipi di resine e materiali di rinforzo, dovrebbero essere selezionati metodi di processo appropriati come immersione, spazzolatura e angolo di laminazione.

3. Le ragioni della delaminazione dei prodotti sono le seguenti:
a) Il tessuto in fibra non è stato pretrattato o il trattamento non è sufficiente.
b) La tensione del tessuto è insufficiente durante il processo di avvolgimento, oppure ci sono troppe bolle.
c) La quantità di resina è insufficiente o la viscosità è troppo alta e la fibra non è satura.
d) La formula è irragionevole, con conseguenti scarse prestazioni di adesione, o la velocità di polimerizzazione è troppo veloce o troppo lenta.
e) Durante la polimerizzazione post-stampa, le condizioni di processo sono inadeguate (solitamente polimerizzazione termica prematura o temperatura troppo elevata).

Indipendentemente dalla delaminazione causata da qualsiasi motivo, la delaminazione deve essere completamente rimossa e lo strato di resina al di fuori dell'area del difetto deve essere lucidato con una smerigliatrice angolare o una lucidatrice, la larghezza non è inferiore a 5 cm e quindi riposizionata secondo i requisiti di processo. Pavimento.
Indipendentemente dai difetti di cui sopra, dovrebbero essere prese misure appropriate per eliminarli completamente per soddisfare i requisiti di qualità.
Ragioni e soluzioni per la delaminazione causata dai tubi FRP
Motivi per la delaminazione dei tubi di sabbia FRP:
Motivi: ①Il nastro è troppo vecchio; ②La quantità di nastro è troppo piccola o irregolare; ③La temperatura del rullo caldo è troppo bassa, la resina non si scioglie bene e il nastro non può aderire bene al nucleo; ④La tensione del nastro è piccola; ⑤La quantità eccessiva di agente distaccante oleoso macchia il tessuto centrale.
Soluzione: Il contenuto di colla del panno adesivo e il contenuto di colla della resina solubile devono soddisfare i requisiti di qualità; ②La temperatura del rullo caldo è regolata a un punto più alto, in modo che quando il panno adesivo passa attraverso il rullo caldo, il panno adesivo è morbido e appiccicoso e l'anima del tubo può aderire saldamente. ③Regolare la tensione del nastro; ④Non utilizzare distaccanti oleosi né ridurne il dosaggio.

Formazione di schiuma sulla parete interna del tubo di vetro
Il motivo è che il tessuto del leader non è vicino al dado.
Soluzione: prestare attenzione all'operazione, assicurarsi di attaccare il panno leader saldamente e piatto sul nucleo.
Il motivo principale per la formazione di schiuma dopo la polimerizzazione di FRP o la formazione di schiuma dopo la polimerizzazione del tubo è che il contenuto volatile del nastro è troppo grande, la temperatura di laminazione è bassa e la velocità di laminazione è veloce. . Quando il tubo viene riscaldato e solidificato, i suoi volatili residui si gonfiano con il calore, provocando la formazione di bolle.
Soluzione: controllare il contenuto volatile del nastro, aumentare opportunamente la temperatura di laminazione e rallentare la velocità di laminazione.
Il motivo dell'increspatura del tubo dopo l'indurimento è l'alto contenuto di colla del nastro. Soluzione: ridurre opportunamente il contenuto di colla del nastro e ridurre la temperatura di laminazione.

Tensione di resistenza FRP non qualificata
Cause: ①La tensione del nastro durante l'arrotolamento è insufficiente, la temperatura di arrotolamento è bassa o la velocità di arrotolamento è elevata, per cui il legame tra il tessuto e il tessuto non è buono e la quantità residua di volatili nel tubo è grande; ②Il tubo non è completamente polimerizzato.
Soluzione: Aumentare la tensione del nastro, aumentare la temperatura di laminazione o rallentare la velocità di laminazione; ②Regolare il processo di polimerizzazione per garantire che il tubo sia completamente polimerizzato.

Problemi che dovrebbero essere notati:
1. A causa della bassa densità e del materiale leggero, è facile installare tubi FRP in aree con alti livelli di acque sotterranee e devono essere prese in considerazione misure anti-galleggiamento come moli o drenaggio dell'acqua piovana.
2 -8 ore, e la costruzione e la riparazione in loco La riparazione è generalmente difficile da soddisfare questo requisito.
3. L'attrezzatura di rilevamento delle tubazioni sotterranee esistenti rileva principalmente le tubazioni metalliche. Gli strumenti di rilevamento di tubazioni non metallici sono costosi. Pertanto, è attualmente impossibile rilevare i tubi FRP dopo essere stati interrati. Altre unità di costruzione successive sono molto facili da scavare e danneggiare la tubazione durante la costruzione.
4. La capacità anti-ultravioletta del tubo FRP è scarsa. Attualmente, i tubi in FRP montati in superficie ritardano il tempo di invecchiamento creando uno strato ricco di resina di 0,5 mm di spessore e un assorbitore di raggi ultravioletti (lavorato in fabbrica) sulla sua superficie. Con il passare del tempo, lo strato ricco di resina e l'assorbitore UV verranno distrutti, compromettendone la durata.
5. Requisiti più elevati per la profondità del suolo di copertura. Generalmente, il terreno di copertura più superficiale del tubo in acciaio di vetro di grado SN5000 sotto la carreggiata generale non è inferiore a 0,8 m; il terreno di copertura più profondo non supera i 3.0 m; il terreno di copertura più superficiale del tubo in acciaio di vetro di grado SN2500 non è inferiore a 0,8 m; Il terreno di copertura più profondo è rispettivamente di 0,7 me 4,0 m).
6. Il terreno di riempimento non deve contenere oggetti duri più grandi di 50 mm, come mattoni, pietre, ecc., in modo da non danneggiare la parete esterna della tubazione.
7. Non ci sono rapporti sull'uso su larga scala di tubi in FRP da parte di grandi compagnie idriche in tutto il paese. Poiché i tubi FRP sono nuovi tipi di tubi, la durata è ancora sconosciuta.

Cause, metodi di trattamento e misure preventive di perdite di tubi in acciaio di vetro ad alta pressione

1. Analisi della causa della perdita
Il tubo FRP è un tipo di tubo continuo in resina termoindurente rinforzato con fibra di vetro. È troppo fragile e non può resistere all'impatto esterno. Durante l'uso, è influenzato da fattori interni ed esterni e talvolta si verificano perdite (perdite, esplosioni), che inquinano gravemente l'ambiente e influenzano il tempo di iniezione dell'acqua. Valutare. Dopo l'indagine e l'analisi in loco, la perdita è principalmente dovuta ai seguenti motivi.

1.1, l'impatto delle prestazioni FRP
Poiché il FRP è un materiale composito, il materiale e il processo sono seriamente influenzati dalle condizioni esterne, principalmente a causa dei seguenti fattori di influenza:
(1) Il tipo di resina sintetica e il grado di polimerizzazione influiscono sulla qualità della resina, sul diluente e sull'agente indurente della resina e sulla formula del composto di plastica rinforzata con fibra di vetro.
(2) La struttura dei componenti FRP e l'influenza dei materiali in fibra di vetro e la complessità dei componenti FRP influenzano direttamente la qualità della tecnologia di lavorazione. Materiali diversi e requisiti di supporti diversi renderanno anche complicata la tecnologia di elaborazione.
(3) L'impatto ambientale è principalmente l'impatto ambientale del mezzo di produzione, della temperatura atmosferica e dell'umidità.
(4) L'influenza del piano di lavorazione, indipendentemente dal fatto che il piano della tecnologia di lavorazione sia ragionevole o meno, influisce direttamente sulla qualità della costruzione.
A causa di fattori quali materiali, operazioni del personale, influenze ambientali e metodi di ispezione, le prestazioni dell'FRP sono diminuite e ci sarà un piccolo numero di guasti locali della parete del tubo, crepe scure nelle viti interne ed esterne, ecc. , che sono difficili da trovare durante l'ispezione e solo durante l'uso. Verrà rivelato che si tratta di un problema di qualità del prodotto.

1.2, danno esterno
Esistono norme rigorose per il trasporto a lunga distanza e il carico e lo scarico di tubi in acciaio di vetro. Se non usi imbracature morbide e trasporti a lunga distanza, non usi assi di legno. La tubazione del camion di trasporto supera 1,5 m sopra il carrello. Durante il riempimento della costruzione, la distanza dal tubo è di 0,20 mm. Pietre, mattoni o riempimento diretto causeranno danni esterni al tubo di acciaio di vetro. Durante la costruzione, non è stato scoperto in tempo che si fosse verificato il sovraccarico di pressione e si fosse verificata la perdita.

1.3, problemi di progettazione
L'iniezione di acqua ad alta pressione ha un'alta pressione e grandi vibrazioni. Tubi FRP: tubi sfalsati, che cambiano improvvisamente nelle direzioni assiale e laterale per generare spinta, che provoca la disarticolazione e lo scoppio del filo. Inoltre, a causa dei diversi materiali di vibrazione nelle parti di collegamento dei giunti di conversione in acciaio, stazioni di misurazione, teste pozzo, flussometri e tubi in acciaio vetro, i tubi in acciaio vetro perdono.

1.4. Problemi di qualità costruttiva
La costruzione dei tubi in FRP influisce direttamente sulla durata. La qualità costruttiva si manifesta principalmente nel fatto che la profondità interrata non è all'altezza del progetto, l'involucro protettivo non è usurato attraverso autostrade, canali di drenaggio, ecc. E il centralizzatore, il sedile di spinta, il supporto fisso, la riduzione di manodopera e materiali, ecc. .non vengono aggiunti alla carcassa secondo le specifiche. Il motivo della perdita del tubo FRP.

1.5 Fattori esterni
La condotta di iniezione dell'acqua in FRP attraversa un'ampia area, la maggior parte della quale si trova vicino a terreni agricoli o canali di scolo. Il cartello è stato rubato per una lunga durata. Le città e i villaggi rurali utilizzano ogni anno la meccanizzazione per realizzare infrastrutture per la conservazione dell'acqua, causando danni e perdite alle condutture.


Tempo di posta: 12 agosto-2021