[发明专利]复合材料多层斜拉缠绕生产方法及其生产线

说明书

本发明的部分内容同时申请了实用新型专利 

技术领域

本发明涉及一种复合材料空腹(如碳纤维、玻璃纤维等)管材的生产方法及其生产设备，尤其是一种复合材料空腹管材的生产方法及其生产线，具体地说是一种复合材料空腹管材多层斜拉缠绕生产方法及其生产线。 

背景技术

众所周知，复合材料拉挤成型技术，50年代诞生，70年代工艺逐步走向标准化、规范化。它是一种制造复合材料生要的方法，具体特征：高比强度，耐腐蚀、尺寸稳定等特点。拉挤复合型材可取代金属及有色金属型材，当前在石化建筑材料、电力、通信、航空体育、军事、交通等工业领域得到广泛应用。 

随着复合材料应用领域广泛及应用场所要求不断提高，场所、条件出现对拉挤型材技术强度要求也提高，如圆管应用在支承立拉塔支架，移动军用天线支柱等方面，往往单向纤维拉挤或者一道纤维拉缠已不能满足抗弯曲、抗扭强度要求，在使用中经常出现横向力学性能低，纵向纤维易龟裂的现象，影响了复合材料管材应用领域的拓展。 

发明内容

本发明的目的是针对现有的单向拉挤成形的复合材料空腹管材轴向纤维易龟裂和抗扭强度不高，应用范围受限制的问题，发明一种带有斜向缠绕纤维层，能抗御弯曲和扭矩作用的复合材料空腹管材多层斜拉缠绕生产方法，同时发明一套相应的生产设备。 

本发明的技术方案是之一： 

一种复合材料多层拉挤缠绕生产方法，其特征是它包括以下步骤： 

首先，使多股纤维丝束从恒张力放丝架上引出经过浸渍槽，多股丝束通 过导纱器沿芯棒轴线方向并行布置形成一个与芯棒外形相一致的、产生第一层未固化的轴向复合材料层； 

第三，使芯棒和围绕在其表面的复合材料丝束从至少三个双向缠绕机的中心穿过，所述的每个双向缠绕机均设有同轴安装的、正、反旋转的两个转盘，在每个正、反旋转的转盘上安装有带有恒张力控制的纤维导丝架，在正、反向转盘上的导丝架的牵引下随着转盘的转动在穿过转盘中心的芯棒表面的轴向复合材料层上，形成相互交叉的斜纹复合材料缠绕加强层，该斜纹的角度由牵引速度与转盘的旋转速度确定，产生第一层斜纹复合材料缠绕层； 

在所述的第一个双向缠绕机和第二个双向缠绕机之间的一侧或两侧各斜向安装一个带有恒张力控制的斜向恒张力放丝架，使斜向恒张力放丝架上的纤维丝束通过牵引机引入浸渍槽，通过导纱器在缠绕有第一层斜纹复合材料层的表面产生第二层未固化的轴向复合材料层，同时使第二个双向缠绕机的正、反向转盘上的导丝架的牵引下随着第二个双向缠绕机的转动缠绕产生第二层未固化的斜纹复合材料缠绕层，以此类推，至少在芯棒的表面产生三层未固化的轴向复合材料层和三层未固化的缠绕斜纹复合材料缠绕层； 

第四，使上述表面多层纵向带有浸渍复合缠绕有斜纹的复合材料丝束连续引入模具加热装置，加热固化反应； 

第五，将上述固化成形的复合材料空腹管材牵引至切割机按设定的尺寸切割成形即得到带有纵向直纹层和多层斜向缠绕层的复合材料空腹管材。 

所述的芯棒的形状为圆形、椭圆形或多边形结构，所得的管材的形状也为相对应的圆形、椭圆形或多边形结构。 

所述斜纹复合材料缠绕层的粘结剂依赖于带有粘接剂的轴向复合材料层纤维的渗透和模具进口处纤维的挤压渗透。 

本发明的技术方案是之二： 

一种复合材料多层斜拉缠绕生产线，它包括沿芯棒7轴线方向布置的轴向张力放丝架1、轴向浸渍槽2、模具加热装置4、牵引机5和切割机6，轴向浸渍槽2位于轴向恒张力放丝架1和芯棒7之间，牵引机5位于模具加热装置4的出料端一侧，切割机6位于牵引机5的出料端一侧，在牵引机5和 模具加热装置1之间安装有使模具加热装置4热固化后的管材进一步后固化的烘箱10，其特征是在浸渍槽2和模具加热装置4之间至少安装有三台双向缠绕机3，在相邻的双向缠绕机3之间的一侧或二侧斜向安装有斜向恒张力放丝架8，在斜向恒张力放丝架8对应的双向缠绕机3之间设有斜向浸渍槽12；每个双向缠绕机8均设有两个由同一个驱动装置驱动的、转向相反的转盘9，双向缠绕机3的两个转盘9上均设有多个斜向缠绕用恒张力放丝架11，恒张力放丝架11上的复合材料丝束引出后通过导纱器缠绕在带有纵向纤维的芯棒表面形成斜的缠绕层，从恒张力放丝架1上引出的轴向分布的复合材料丝束上形成轴向连续分布的纤维层；在所述的转盘9的中心设有供芯棒7和复合材料丝束牵引通过的通孔。 

所述的双向缠绕机8中的两个转盘9的规格相同，转速相同，转向相反，以便在芯棒表面的轴向复合材料丝束表面形成交叉的斜向缠绕加强层。