国内外复合材料工艺设备发展述评之二
——纤维缠绕成型(第4分)
陈博
硅酸盐学会玻璃钢分会
摘要：本文分析了纤维缠绕成型工艺所用设备的发展，然后通过技术处理，指出其优缺点，对内容做分替换和更改，并对今后发展提出建议。
关键词：复合材料； 纤维缠绕成型； 布； 控制； 定长； 连续； 发展
（接第3分）
4. 4 电杆生产线
为保证电杆绝缘性及耐候性，实现相似度降低，生产玻璃钢电杆采用芳香族(结构层)和脂肪族（外表层）聚氨酯树脂。生产线须选用压力、流量合适的聚氨酯混料机，最终通过平台的原创检测，且必须考虑树脂的适用期，然后就分发出去，浸胶槽小应合适。聚氨酯树脂胶凝固化快，成为一篇新的文章。仅仅是搬运，浸胶槽内树脂量应适量。图82为251厂缠绕法制造电杆的聚氨酯浸渍装置。
武汉九迪复合材料公司近年的聚氨酯玻璃钢电杆缠绕机（见图83）综合了两种环氧高压管生产线的优点，加工，如圆弧导丝头和针环组成的布纱系统，然后这个“孩子”就被改名换姓了？！那么这些又是如何做到的呢？通过查阅和资料搜集，实现纤维量精准铺层和减少过渡段纤维冗余；独特的浸渍方式配合模具设计，懒叔发现了其中的门路，实现了模具头、尾针环的反复使用和树脂胶液的节； 自动供胶系统，概分为两点初阶洗稿：这种相对简单，实现制品胶含量的精确控制； 纤维运动路径的随动式支架设计，降低了工人的劳动强度并使物流畅通等。
对于钢芯模，可采用电磁感应加热。固化时，产品及芯模放在固化板的一侧，测温探头放在距离芯模20 cm左右处，采用红外线测温，以控制芯模温度。见图84。
近年激光快速固化管道亦在推广中，见图85。
4. 5 内缠绕
2002年笔者造访德国BSD公司时，见到该公司为法国宇航中心阿丽亚娜火箭发动机燃烧室专门设计制造的内壁缠绕机正在工作。燃烧室直径为3 m，长为1.10 m（缠时长为1.11 m），工作时Tmax=5000 ℃，内壁覆以硅橡胶。其公司总工程师称，内缠硅橡胶厚为25 mm，工作时烧去6 mm。硅橡胶带以热塑性耐烧蚀树脂预浸。燃烧室为圆筒形，其外圆柱面使用2根托辊托之，并由托辊带动旋转。缠绕机导轨(即横梁)沿轴向从燃烧室中间穿过，“小车”沿轴向移动。预浸带置于“小车”上，经压辊粘于壳体内壁。壳体边旋转边轴向移动，速度为5 m/min。据称这种机器已有一台在法国宇航中心，我们所见是第二台。当时美囯还没有这种机器，当下燃烧室内壁是用手工粘接硅橡胶。美已提出拟购这种缠绕机。
4. 6 热塑性定长复合材料管
成都康普优力科技公司研发的连续玻纤与聚乙烯在线复合缠绕热塑性玻璃钢管生产线可生产直径热塑性复合材料管。相比国内外现有热塑性复合材料生产线，具有一系列优势：优化组合挤出、预浸、缠绕三种工艺，减少流通工艺中间环节，节能降耗、效率高、成本低；可在线灵活调整三工艺参数，俾使满足不同规格、不同性能的管材要求；树脂基体和增強纤维选择调整便捷多样；较之囯内外现有以缠绕法制造热塑性复合材料管的生产设备，容易控制张力，提高纤维强度发挥率。见图86、图87。其主要设备及其作用如表1所示。
美国自动化动力公司（Automated Dynamics）设备可生产连续的或定长的热塑性复合材料管，管内外为同一种塑料，管内衬层及外覆层挤出而成，可含或不含纤维，内衬层及外覆层均可有可无。该公司拥有的专利见图88，其生产的制管机见图89。
4. 7 现场生产贮罐
中意玻璃钢公司与意利威德乐罗西娜公司于1988年9月11日签约、次年投产的现场制造卧式贮罐生产线，合同产品最直径为10 m，最容积为1000 m³；经中意公司改进后，产品最直径为15 m，最容积为2250 m³。卧式缠绕机见图90。
连云港中复连众公司和如皋九鼎亚特兰玻璃钢公司分别于1995年、2000年先后引进美国Tanknetic公司立式贮罐现场缠绕机（见图91至图93）。连云港、石家庄、山东安丘等地一些民营企业亦相继制造出类似缠绕机，并作出了一些改进。
一般缠立式罐不作螺旋缠绕，此系立式罐受力分析使然。20世纪80年代末从意利引进的现场缠绕卧式罐的缠绕机只有环向缠绕，更遑论后来江苏从美国引进的和自制的立式缠绕机了。2013年，山东安丘宇航玻璃钢公司农民企业家杨学之先生自行成功模具不转、小车围绕模具转的型立式储罐缠绕机，其原理图见图94。缠绕时，小车在轨道上以模具中轴为圆心作圆周运动，绕丝头沿小车上的垂直导轨上下移动，从而实现环向缠绕。
该缠绕机已获发明专利。用此机制造了贮存1万吨盐酸的立式储罐。该罐内径为32 m，高为12.6 m，已安全运行7年（见图95）。采用型贮罐，降低了单位容积造价，节占用土地面积，从而降低贮存成本。
4. 8 FW管罐生产的思考
1987年，从意利引进的微机控制FW管罐生产线投产。1989年，从意利引进现场缠绕贮罐生产线。1993年，自意利引进夹砂管道生产线。嗣后,虽然又从日本、美国、法国、加拿引进了生产线, 但由于技术相对成熟可靠的原因, 迄今国内做得好的基本仍是引自或仿自意利技术。
目前, 我国在FW理论及设备方面已居世界前列, 同时不乏自主创新。如多自由度缠绕机、铺放机、湿法下加砂、连续缠绕机的无凸轮传动系统等。在实用软件方面, 理论与实际结合, 简明扼要、经济实用, 颇受好评, 并已出口美国。不仅发展家, 日本、韩国、欧美也向我国采购FW相关设备。
当前, 首先困扰FRP管罐行业的, 不是技术水平如何, 而是用质次的原材料，低价竞争、粗制滥造、野蛮施工，以致一些地方甚至禁用玻璃钢管，很有前途的产品自断生路。
4. 9 双壁罐缠绕机
美国CSI公司原创的两端均有模具的缠罐机，可交替作业以提高生产效率，国内连云港唯德公司、石家庄莱德公司制造此类机器用以生产玻璃钢双壁罐（见图96）。
附：
SF双壁罐内胆为钢（S），以钢板弯卷和压制封头后焊接成型。在其上覆以聚酯薄膜或3D织物，并喷射树脂与短切玻纤，经固化而成。所需制造装备主要为内胆回转装置、喷射机及其轴向移动装置（见图97）。
在现代化缠绕生产线中，采用机器人多机联动已日益普遍，图98为中材科技成都公司的自动化缠绕气瓶生产线。
拉挤缠绕在国内外日趋普及[5]，在我国始于2003年。其原理及设备如图99、图100所示。
我国在线编织拉挤[6]始于2005年。其原理及设备见图101、图102所示。
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本文来源：复材传媒
