專利名稱：一種新型混雜纖維拉繞桿的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種拉繞桿，尤其是涉及一種水聲對抗系統(tǒng)用的新型混雜纖維拉繞桿，屬復(fù)合材料領(lǐng)域。
目前，國內(nèi)在水聲對抗系統(tǒng)中常用的拖曳和定位采用的是單一材料制備的拉繞桿，不能很好地滿足水聽器的正常工作和盤繞存放的要求；采用的制備方法為拉擠工藝，其產(chǎn)品橫向強(qiáng)度低，易發(fā)生劈裂和扭曲。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了如下技術(shù)方案一種新型混雜纖維拉繞桿，包括芯桿和外層，其特點(diǎn)為芯桿與外層之間；夾有纏繞層，所述芯桿為纖維樹脂合成的實(shí)心桿；所述纏繞層為至少兩股纖維沿實(shí)心桿壁雙向纏繞構(gòu)成，所述外層為附著在纏繞層表面的纖維樹脂合成防腐層。
上述的拉繞桿，其特點(diǎn)為所述纖維包括碳纖維、高強(qiáng)玻璃纖維和無堿玻璃纖維。
上述的拉繞桿，其特點(diǎn)為所述樹脂為膠液狀樹脂，選用的膠液狀樹脂為乙烯基樹脂。
上述的拉繞桿，其特點(diǎn)為所述實(shí)心桿由經(jīng)過乙烯基樹脂浸漬過的碳纖維擠拉成型，碳纖維與乙烯基樹脂混合重量份數(shù)比為60～70∶30～40。
上述的拉繞桿，其特點(diǎn)為所述防腐層由經(jīng)過乙烯基樹脂浸漬過的無堿玻璃纖維覆蓋而成，無堿玻璃纖維與乙烯基樹脂混合重量份數(shù)比為50～70∶30～50。
上述的拉繞桿，其特點(diǎn)為所述無堿玻璃纖維以徑向方式附著在纏繞層表面。
上述的拉繞桿，其特點(diǎn)為所述纏繞層為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，由二股高強(qiáng)玻璃纖維沿實(shí)心桿壁雙向纏繞而成。
上述拉繞桿采用多步組合拉繞工藝及其專用設(shè)備實(shí)現(xiàn)，其步驟為第一步，芯桿的拉制，包括選材、浸膠、預(yù)成型、模具拉擠成型；第二步，拉繞桿成型，所述芯桿穿過纏繞輪中心，其纏繞輪上帶有纏繞紗，在纏繞輪下側(cè)通過齒輪與電機(jī)連接，電機(jī)以一定速度帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)纏繞輪的雙向旋轉(zhuǎn)，纏繞紗雙向纏繞在芯桿上，與經(jīng)過膠浸的玻璃纖維一起進(jìn)入預(yù)成型板，經(jīng)三塊不同模板的預(yù)成型，進(jìn)入模具，擠拉成型為最終產(chǎn)品。
選材為碳纖維、無堿玻璃纖維、高強(qiáng)玻璃纖維，浸膠選用乙烯基樹脂，其中碳纖維含量不低于65％；無堿玻璃纖維與高強(qiáng)玻璃纖維含量不低于70％。
拉繞桿專用設(shè)備包括芯桿纏繞裝置以及拉繞桿纏繞裝置。
芯桿纏繞裝置基本是由單根碳纖維架、浸膠槽、預(yù)成型板、模具組成。其成型方式為碳纖維由碳纖維架外抽出來后進(jìn)入盛有乙烯基樹脂膠液的浸膠槽，通過膠液浸漬的碳纖維通過設(shè)置有若干孔洞的預(yù)成型板，再經(jīng)過模具擠拉成型為實(shí)心桿，沿牽引方向纏繞為芯桿繞盤。
拉繞桿纏繞裝置為在芯桿繞盤兩側(cè)設(shè)置至少兩個(gè)無堿玻璃纖維紗架，與無堿玻璃纖維紗架相對應(yīng)處分別設(shè)有盛有乙烯基樹脂膠液的膠槽，無堿玻璃纖維經(jīng)過膠槽浸漬，通過設(shè)在第一塊模板中心孔周邊的孔洞，其孔洞按一定比例呈環(huán)形狀均勻分布；從芯桿繞盤上的引出芯桿的牽引處設(shè)置有至少兩個(gè)間隔一定距離的纏繞輪，芯桿通過纏繞輪中心處，在纏繞輪上側(cè)帶有高強(qiáng)玻璃纖維纏繞紗，纏繞輪下側(cè)通過齒輪分別與電機(jī)連接，電機(jī)以一定速度帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)兩個(gè)纏繞輪以不同的方向旋轉(zhuǎn)，高強(qiáng)玻璃纖維纏繞紗雙向纏繞在芯桿上，經(jīng)過第一塊模板中心孔洞時(shí)，與經(jīng)過膠浸的無堿玻璃纖維附合；再經(jīng)過第二層模板中心孔洞后，無堿玻璃纖維徑向附在高強(qiáng)玻璃纖維纏繞層上，最后進(jìn)入模具，擠拉成型為拉繞桿。
上述模具的內(nèi)腔尺寸設(shè)定為模具本體尺寸與模具本體尺寸的收縮率比例之和，其模具本體尺寸的收縮率以1～1.5％為標(biāo)準(zhǔn)。
芯桿由碳纖維與乙烯基樹脂擠拉成型，其直徑至少為4.7mm，芯桿截面積為r2/42，包層的截面積占總截面積比為(1-r2/42)×9/10。
本實(shí)用新型拉繞桿橫截面分為三部分，中心部分為高強(qiáng)碳纖維與樹脂組成的芯桿，碳纖維含量在65％以上，使其彎曲性能得到改善；中間部分為雙纏繞層，纏繞層由至少兩股高強(qiáng)玻璃纖維以不同方向纏繞成型，可以確保拉繞桿彎曲時(shí)不致于劈裂和扭曲，提高了橫向強(qiáng)度；采用無堿玻璃纖維經(jīng)樹脂膠液浸漬后徑向覆蓋方式，覆蓋在高強(qiáng)玻璃纖維纏繞層上，形成高斷裂延伸率的耐腐蝕層，提高了拉繞桿的耐腐蝕性能；其技術(shù)指標(biāo)保證了使用要求，即制備長40m，直徑8mm的芯桿最小拉盤繞直徑1m，拉伸彈性模量超過100GPa；盤繞成1.5m直徑的繞盤，一年時(shí)間后放開，能達(dá)到基本恢復(fù)直線度1m長弓度小于2cm。
本實(shí)用新型針對一定的外層紗數(shù)，對預(yù)成型模板進(jìn)行了改進(jìn)，沿中心位置呈環(huán)狀均勻分布大小一致的過紗孔；將模具與預(yù)成型模板中心準(zhǔn)確定位，由模具，預(yù)成型模位置為準(zhǔn)，調(diào)節(jié)芯桿繞盤、纏繞輪與纏繞紗的配置、以及牽引夾的位置，使芯桿在水平和垂直兩個(gè)方向上嚴(yán)格一致，保證了芯桿從抽出，進(jìn)行纏繞，到入模以及牽引出模具都處于恒定的位置，從而減少的纏繞張力，降低其對芯桿的影響；同時(shí)設(shè)置芯桿的繞盤方式，從原來的內(nèi)抽改為外抽，抽出時(shí)可調(diào)節(jié)牽引張力增加張力調(diào)節(jié)裝置，避免的芯桿在模具內(nèi)的晃動(dòng)偏移，解決了芯桿易扭曲的問題。
由于本實(shí)用新型的產(chǎn)品克服了傳統(tǒng)拉擠制品橫向強(qiáng)度較低的缺陷，還可廣泛適用于玻璃鋼管道、大棚支桿以及天線設(shè)備等應(yīng)用領(lǐng)域。
芯桿1內(nèi)的碳纖維與乙烯基樹脂浸漬液的重量份數(shù)比為65∶35，防腐層3中無堿玻璃纖維與乙烯基樹脂浸漬液的重量份數(shù)比為60∶40，直徑為8mm內(nèi)芯的模具內(nèi)腔設(shè)定為5.01mm；其模具內(nèi)腔尺寸按實(shí)際內(nèi)腔尺寸與其產(chǎn)品出模后收縮率1.5％的和計(jì)算設(shè)計(jì)，內(nèi)芯所需碳纖維數(shù)37股，外包覆層所需玻璃纖維數(shù)24股。
如圖2所示，芯桿1成型工藝流程為，設(shè)置碳纖維架4，采用外抽方式抽出碳纖維，經(jīng)盛有乙烯基樹脂膠液的膠槽5浸漬，浸漬過的碳纖維經(jīng)過預(yù)成型板6，再進(jìn)入模具7，擠拉成型成碳纖維芯桿，經(jīng)牽引繞成芯桿繞盤。
如圖3所示，拉繞桿成型工藝流程為在芯桿繞盤8兩側(cè)設(shè)置兩個(gè)無堿玻璃纖維紗架9，與無堿玻璃纖維紗架9相對應(yīng)處分別設(shè)有盛有乙烯基樹脂膠液的膠槽5，無堿玻璃纖維經(jīng)過膠槽5浸漬，通過預(yù)成型模板7上圍繞中心孔洞均勻分布的環(huán)狀孔洞；在芯桿繞盤8的牽引處設(shè)有兩個(gè)間隔一定距離的纏繞輪10，芯桿1通過纏繞輪10中心處，在纏繞輪10上側(cè)帶有高強(qiáng)玻璃纖維纏繞紗11，纏繞輪10下側(cè)通過齒輪分別與電機(jī)連接，電機(jī)以一定速度帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)兩個(gè)纏繞輪10以不同的方向旋轉(zhuǎn)，高強(qiáng)玻璃纖維纏繞紗11雙向纏繞在芯桿1上，形成網(wǎng)絡(luò)狀，經(jīng)過預(yù)成型板模板7中心孔洞后，經(jīng)過膠浸的無堿玻璃纖維與高強(qiáng)玻璃纖維纏繞層附合；再經(jīng)過預(yù)成型模板12中心孔洞后，無堿玻璃纖維徑向附在高強(qiáng)玻璃纖維纏繞層上，最后進(jìn)入模具13擠拉成本實(shí)用新型的拉繞桿。
權(quán)利要求1.一種新型混雜纖維拉繞桿，包括芯桿和外層，其特征在于芯桿與外層之間；夾有纏繞層，所述芯桿為纖維樹脂實(shí)心桿；所述纏繞層為至少兩股纖維沿實(shí)心桿壁雙向纏繞構(gòu)成，所述外層為附著在纏繞層表面的纖維樹脂防腐層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拉繞桿，其特征在于所述纖維包括碳纖維、高強(qiáng)玻璃纖維和無堿玻璃纖維。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拉繞桿，其特征在于所述樹脂為膠液狀樹脂。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的拉繞桿，其特征在于所述膠液狀樹脂為乙烯基樹脂。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的拉繞桿，其特征在于所述實(shí)心桿由經(jīng)過乙烯基樹脂浸漬過的碳纖維擠拉成型，碳纖維與乙烯基樹脂混合重量份數(shù)比為60～70∶30～40。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的拉繞桿，其特征在于所述防腐層由經(jīng)過乙烯基樹脂浸漬過的無堿玻璃纖維覆蓋而成，無堿玻璃纖維與乙烯基樹脂混合重量份數(shù)比為50～70∶30～50。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的拉繞桿，其特征在于所述無堿玻璃纖維以徑向方式附著在纏繞層表面。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的拉繞桿，其特征在于所述纏繞層為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，由二股高強(qiáng)玻璃纖維為沿實(shí)心桿壁雙向纏繞而成。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種新型混雜纖維拉繞桿，屬復(fù)合材料領(lǐng)域。目的是提供一種適于經(jīng)常收放和盤繞存放，不易扭曲、質(zhì)輕、耐腐蝕、橫向強(qiáng)度高，直線度恢復(fù)好的拉繞桿。采用如下技術(shù)方案，一種復(fù)合材料拉繞桿，包括芯桿和包層，其特征在于所述芯桿與包層之間；設(shè)有一層纏繞層，所述芯桿為實(shí)心桿；所述纏繞層為沿實(shí)心桿壁纏繞的纖維組成，所述包層為附著在纏繞層外壁的防腐層。其彎曲性能好，將長40米，直徑為8～10mm的拉繞桿，盤繞成1.5米直徑的繞盤，一年時(shí)間后放開能基本恢復(fù)直線度，一米弓高小于2厘米，拉伸彈性模量超過100GPa；可適用于玻璃鋼管道、大棚支桿以及天線設(shè)備等應(yīng)用領(lǐng)域。
文檔編號B63B21/56GK2556119SQ02237760
公開日2003年6月18日 申請日期2002年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月4日
發(fā)明者方敏, 鄧海岸, 葛正海, 楊德旭 申請人:北京玻璃鋼研究設(shè)計(jì)院