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Hebei Zhaofeng Proteção Ambiental Technology Co., Ltd.

Tecnologia de enrolamento de fibra de vidro-1

O processo de enrolamento do filamento é um dos processos de fabricação de compósitos de matriz de resina. Existem três formas principais de enrolamento, enrolamento em arco, enrolamento plano e enrolamento em espiral. Os três métodos têm suas próprias características, e o método de enrolamento úmido é o mais amplamente utilizado por causa de seus requisitos de equipamento relativamente simples e baixo custo de fabricação.

O processo de enrolamento dimensional é um dos principais processos de fabricação de materiais compósitos à base de resina. É uma espécie de fibra contínua ou fita de tecido impregnada com cola de resina sob a condição de tensão controlada e forma de linha predeterminada, e então contínua, uniforme e regularmente enrolada no molde do núcleo ou forro, e então a uma certa temperatura é curada sob o meio ambiente para se tornar um método de moldagem de material compósito para produtos de uma determinada forma. Diagrama esquemático do processo de moldagem de enrolamento de filamento 1-1.

Existem três formas principais de enrolamento (Figura 1-2): enrolamento circular, enrolamento plano e enrolamento espiral. O material de reforço enrolado em arco é continuamente enrolado no molde do núcleo em um ângulo próximo a 90 graus (geralmente 85-89 graus) com o eixo do mandril. A direção interna é continuamente enrolada no molde do núcleo e o material de reforço enrolado em espiral também é tangente às duas extremidades do molde do núcleo, mas é continuamente enrolado no molde do núcleo em um estado espiral no molde do núcleo.
O desenvolvimento da tecnologia de enrolamento de filamento está intimamente relacionado ao desenvolvimento de materiais de reforço, sistemas de resina e invenções tecnológicas. Embora na Dinastia Han houvesse um processo de impregnação de longos mastros de madeira com seda longitudinal de bambu e seda de argola e impregnação com laca para fazer longos mastros de armas como Ge, Halberd, etc., só na década de 1950 o filamento se enrolou processo tornou-se verdadeiramente uma tecnologia de fabricação de material composto. . Em 1945, a tecnologia de enrolamento de filamento foi usada para fabricar com sucesso uma suspensão de roda sem mola. Em 1947, a primeira máquina de enrolamento de filamento foi inventada. Com o desenvolvimento de fibras de alto desempenho, como fibra de carbono e fibra de aramida, e o surgimento de máquinas de enrolamento controlado por microcomputador, o processo de enrolamento de filamento, como uma tecnologia de fabricação de material composto com um alto grau de produção mecanizada, foi rapidamente desenvolvido. Todas as áreas possíveis foram aplicadas.

De acordo com os diferentes estados químicos e físicos da matriz de resina durante o enrolamento, o processo de enrolamento pode ser dividido em três tipos: seco, úmido e semi-seco:

1. Método de secagem
A bobinagem a seco usa fita de fio pré-impregnada que foi previamente mergulhada e está no estágio B. A fita pré-impregnada é fabricada e fornecida em uma fábrica ou oficina especial. No enrolamento a seco, a fita pré-impregnada precisa ser aquecida e amolecida na máquina de enrolamento antes de ser enrolada no molde do núcleo. Como o conteúdo da cola, o tamanho da fita e a qualidade da fita pré-impregnada podem ser detectados e filtrados antes de enrolar, a qualidade do produto pode ser controlada com mais precisão. A eficiência de produção do enrolamento a seco é maior, a velocidade do enrolamento pode chegar a 100-200m / min e o ambiente de trabalho é mais limpo. No entanto, o equipamento de enrolamento a seco é mais complicado e caro, e a resistência ao cisalhamento da camada intermediária do produto enrolado também é baixa.

2. Molhado
O enrolamento úmido consiste em agrupar as fibras, mergulhar em cola e enrolá-las diretamente em um molde de núcleo sob controle de tensão e, em seguida, solidificar e dar forma. O equipamento para enrolamento úmido é relativamente simples, mas como a fita é enrolada imediatamente após a imersão, é difícil controlar e inspecionar o conteúdo de cola do produto durante o processo de enrolamento. Ao mesmo tempo, quando o solvente na cola solidifica, é fácil formar defeitos como bolhas e poros no produto. , A tensão não é fácil de controlar durante o enrolamento. Ao mesmo tempo, os trabalhadores operam em um ambiente onde os solventes evaporam e as fibras curtas se espalham e as condições de trabalho são ruins.

3. Semi-seco
Comparado com o processo úmido, o processo semi-seco adiciona um conjunto de equipamentos de secagem no caminho desde a imersão da fibra até o enrolamento e o molde do núcleo, que basicamente expulsa o solvente na cola de fita de fio. Comparado com o método seco, o método semi-seco não depende de um conjunto completo de equipamentos complexos de processo pré-impregnado. Embora o conteúdo de cola do produto seja tão difícil de controlar com precisão quanto o método úmido no processo, e haja um conjunto adicional de equipamentos de secagem intermediários do que o método úmido, a intensidade de trabalho dos trabalhadores é maior, mas os defeitos, como bolhas e poros no produto são bastante reduzidos.
Os três métodos têm suas próprias características, e o método de enrolamento úmido é o mais amplamente utilizado por causa de seus requisitos de equipamento relativamente simples e baixo custo de fabricação. As vantagens e desvantagens dos três métodos de processo de enrolamento são comparados na Tabela 1-1.

Principal aplicação do processo de formação de enrolamento

1. Tanque de armazenamento FRP
Armazenamento e transporte de líquidos químicos corrosivos, como álcalis, sais, ácidos, etc., tanques de aço são fáceis de apodrecer e vazar, e a vida útil é muito curta. O custo de mudar para o aço inoxidável é mais alto e o efeito não é tão bom quanto o dos materiais compostos. O tanque de armazenamento subterrâneo de plástico reforçado com fibra de vidro de petróleo enrolado com fibra pode evitar o vazamento de petróleo e proteger a fonte de água. Os tanques de armazenamento de FRP composto de parede dupla e tubos de FRP feitos pelo processo de enrolamento de filamento têm sido amplamente utilizados em postos de gasolina

2. Tubos FRP
Os produtos de tubos enrolados em filamentos são amplamente usados ​​em dutos de refinaria de petróleo, dutos anticorrosivos petroquímicos, dutos de água e dutos de gás natural devido à sua alta resistência, boa integridade, excelente desempenho abrangente, fácil de alcançar uma produção industrial eficiente e baixos custos operacionais gerais. E tubulações de transporte de partículas sólidas (como cinzas volantes e minerais) e assim por diante.

3. Produtos de pressão FRP
O processo de enrolamento de filamento pode ser usado para fabricar vasos de pressão de FRP (incluindo vasos esféricos) e produtos de tubulação de pressão de FRP que estão sob pressão (pressão interna, pressão externa ou ambos).
Os vasos de pressão FRP são usados ​​principalmente na indústria militar, como cápsulas de motor de foguete sólido, cápsulas de motor de foguete líquido, vasos de pressão FRP, cápsulas de pressão externa em águas profundas, etc. Tubos de pressão envoltos em FRP podem ser preenchidos com líquido e gás e não vazamento ou dano sob determinada pressão, como tubos de osmose reversa de dessalinização de água do mar e tubos de lançamento de foguetes. As excelentes características dos materiais compósitos avançados permitiram a aplicação bem-sucedida de carcaças de motores de foguetes e tanques de combustível de várias especificações preparadas pelo processo de enrolamento de filamento, que se tornou a principal direção do desenvolvimento de motores agora e no futuro. Eles incluem as carcaças do motor com ajuste de atitude, de apenas alguns centímetros de diâmetro, e as carcaças do motor para grandes foguetes de transporte de até 3 metros de diâmetro.

Método de reparo do tubo de enrolamento FRP

1. As principais razões para a superfície pegajosa de produtos compostos são as seguintes:
a) Alta umidade no ar. Como o vapor de água tem o efeito de retardar e inibir a polimerização da resina de poliéster insaturado e da resina epóxi, ele pode até causar viscosidade permanente na superfície e defeitos, como cura incompleta do produto por um longo tempo. Portanto, é necessário garantir que a produção de produtos compostos seja realizada quando a umidade relativa do ar for inferior a 80%.
b) Pouca cera de parafina na resina de poliéster insaturada ou a cera de parafina não atende aos requisitos, resultando na inibição do oxigênio do ar. Além de adicionar uma quantidade adequada de parafina, outros métodos (como adicionar celofane ou filme de poliéster) também podem ser usados ​​para isolar a superfície do produto do ar.
c) A dosagem do agente de cura e acelerador não atende aos requisitos, portanto a dosagem deve ser rigorosamente controlada de acordo com a fórmula especificada no documento técnico no preparo da cola.
d) Para resinas de poliéster insaturadas, muito estireno volatiliza, resultando em monômero de estireno insuficiente na resina. Por outro lado, a resina não deve ser aquecida antes da gelificação. Por outro lado, a temperatura ambiente não deve ser muito alta (normalmente 30 graus Celsius é o apropriado), e a quantidade de ventilação não deve ser muito grande.

2. Existem muitas bolhas no produto e as razões são as seguintes:
a) As bolhas de ar não são completamente impulsionadas, e cada camada de espalhamento e enrolamento deve ser enrolada repetidamente com um rolo. O rolo deve ser do tipo ziguezague circular ou do tipo ranhura longitudinal.
b) A viscosidade da resina é muito grande e as bolhas de ar trazidas para a resina não podem ser expelidas ao mexer ou escovar. É necessário adicionar uma quantidade adequada de diluente. O diluente da resina de poliéster insaturado é o estireno; o diluente da resina epóxi pode ser etanol, acetona, tolueno, xileno e outros diluentes reativos não reativos ou à base de éter de glicerol. O diluente da resina furana e da resina fenólica é o etanol.
c) Seleção inadequada de materiais de reforço, os tipos de materiais de reforço usados ​​devem ser reconsiderados.
d) O processo de operação é impróprio. De acordo com os diferentes tipos de resinas e materiais de reforço, métodos de processo apropriados, como mergulho, escovação e ângulo de rolagem, devem ser selecionados.

3. As razões para a delaminação dos produtos são as seguintes:
a) O tecido de fibra não foi pré-tratado ou o tratamento não é suficiente.
b) A tensão do tecido é insuficiente durante o processo de bobinagem ou há muitas bolhas.
c) A quantidade de resina é insuficiente ou a viscosidade é muito alta e a fibra não está saturada.
d) A fórmula não é razoável, resultando em mau desempenho de colagem ou a velocidade de cura é muito rápida ou muito lenta.
e) Durante a pós-cura, as condições do processo são inadequadas (geralmente cura térmica prematura ou temperatura muito alta).

Independentemente da delaminação causada por qualquer motivo, a delaminação deve ser totalmente removida, e a camada de resina fora da área do defeito deve ser polida com uma rebarbadora ou polidora, a largura não é inferior a 5cm, e então recolocada de acordo com os requisitos do processo. Piso.
Independentemente dos defeitos acima, medidas apropriadas devem ser tomadas para eliminá-los completamente para atender aos requisitos de qualidade.
Razões e soluções para delaminação causada por tubos FRP
Razões para a delaminação de tubos de areia FRP:
Razões: ①A fita é muito velha; ②A quantidade de fita é muito pequena ou irregular; ③A temperatura do rolo quente está muito baixa, a resina não derreteu bem e a fita não pode aderir bem ao núcleo; ④A tensão da fita é pequena; ⑤A quantidade de agente de liberação oleosa Mancha demais o tecido do núcleo.
Solução: ①O conteúdo de cola do pano adesivo e o conteúdo de cola da resina solúvel devem atender aos requisitos de qualidade; ②A temperatura do rolo quente é ajustada para um ponto mais alto, de modo que quando o pano adesivo passar pelo rolo quente, o pano adesivo seja macio e pegajoso e o núcleo do tubo possa aderir firmemente. ③Ajuste a tensão da fita; ④Não use desmoldantes oleosos nem reduza a dosagem.

Espuma na parede interna do tubo de vidro
A razão é que o pano do líder não está perto do dado.
Solução: preste atenção à operação, certifique-se de colar o pano guia firmemente e bem no centro.
A principal razão para a formação de espuma após a cura do FRP ou a formação de espuma após a cura do tubo é que o conteúdo volátil da fita é muito grande, a temperatura de laminação é baixa e a velocidade de laminação é rápida. . Quando o tubo é aquecido e solidificado, seus voláteis residuais incham com o calor, fazendo com que o tubo borbulhe.
Solução: controle o conteúdo volátil da fita, aumente apropriadamente a temperatura de laminação e diminua a velocidade de laminação.
O motivo do enrugamento do tubo após a cura é o alto teor de cola na fita. Solução: Reduza apropriadamente o conteúdo de cola da fita e reduza a temperatura de laminação.

Tensão suportável FRP não qualificada
Causas: ①A tensão da fita durante a laminação é insuficiente, a temperatura de laminação é baixa ou a velocidade de laminação é rápida, de modo que a ligação entre o tecido e o tecido não é boa e a quantidade residual de voláteis no tubo é grande; ②O tubo não está completamente curado.
Solução: ①Aumente a tensão da fita, aumente a temperatura de laminação ou diminua a velocidade de laminação; ②Ajuste o processo de cura para garantir que o tubo esteja completamente curado.

Problemas que devem ser observados:
1. Devido à baixa densidade e ao material leve, é fácil instalar tubos de FRP em áreas com altos níveis de água subterrânea, e medidas anti-flutuantes, como cais ou drenagem de água da chuva, devem ser consideradas.
2. Na construção de tês de abertura nos tubos de aço de vidro instalados e no reparo de rachaduras na tubulação, é necessário ser semelhante às condições de seca completa na fábrica, e a resina e o tecido de fibra usados ​​durante a construção precisam ser curados por 7 -8 horas, e a construção no local e reparo Reparo geralmente é difícil atender a este requisito.
3. O equipamento existente de detecção de dutos subterrâneos detecta principalmente dutos de metal. Os instrumentos de detecção de dutos não metálicos são caros. Portanto, atualmente é impossível detectar tubos FRP após serem enterrados no solo. Outras unidades de construção subsequentes são muito fáceis de cavar e danificam a tubulação durante a construção.
4. A capacidade anti-ultravioleta do tubo FRP é pobre. No momento, os tubos de FRP montados na superfície retardam o tempo de envelhecimento, fazendo uma camada rica em resina de 0,5 mm de espessura e absorvedor de ultravioleta (processado na fábrica) em sua superfície. Com o passar do tempo, a camada rica em resina e o absorvedor de UV serão destruídos, afetando sua vida útil.
5. Requisitos mais elevados para a profundidade do solo de cobertura. Geralmente, o solo de cobertura mais raso do tubo de aço de vidro de grau SN5000 sob a rodovia geral não é inferior a 0,8 m; a cobertura mais profunda do solo não é superior a 3,0 m; o solo de cobertura mais raso do tubo de aço de vidro SN2500 não é inferior a 0,8 m; O solo com cobertura mais profunda é de 0,7 me 4,0 m, respectivamente).
6. O solo de reaterro não deve conter objetos duros maiores que 50mm, como tijolos, pedras, etc., de forma a não danificar a parede externa da tubulação.
7. Não há relatórios sobre o uso em larga escala de tubos FRP por grandes empresas de água em todo o país. Como os tubos FRP são novos tipos de tubos, a vida útil ainda é desconhecida.

Causas, métodos de tratamento e medidas preventivas de vazamento de tubos de aço de vidro de alta pressão

1. Análise da causa do vazamento
O tubo FRP é um tipo de tubo contínuo de resina termoendurecível reforçado com fibra de vidro. É muito frágil e não pode resistir a impactos externos. Durante o uso, ele é afetado por fatores internos e externos, e às vezes ocorre vazamento (vazamento, estouro), o que polui gravemente o meio ambiente e afeta o tempo de injeção de água. Avaliar. Após investigação e análise no local, o vazamento deve-se principalmente aos seguintes motivos.

1.1, o impacto do desempenho do FRP
Uma vez que o FRP é um material composto, o material e o processo são seriamente afetados por condições externas, principalmente devido aos seguintes fatores de influência:
(1) O tipo de resina sintética e o grau de cura afetam a qualidade da resina, o diluente da resina e o agente de cura, e a fórmula do composto de plástico reforçado com fibra de vidro.
(2) A estrutura dos componentes de FRP e a influência dos materiais de fibra de vidro e a complexidade dos componentes de FRP afetam diretamente a qualidade da tecnologia de processamento. Diferentes materiais e diferentes requisitos de mídia também farão com que a tecnologia de processamento se torne complicada.
(3) O impacto ambiental é principalmente o impacto ambiental do meio de produção, temperatura atmosférica e umidade.
(4) A influência do plano de processamento, seja o plano de tecnologia de processamento razoável ou não, afeta diretamente a qualidade da construção.
Devido a fatores como materiais, operações de pessoal, influências ambientais e métodos de inspeção, o desempenho do FRP diminuiu e haverá um pequeno número de falhas locais da parede do tubo, rachaduras escuras nos parafusos internos e externos, etc. , que são difíceis de encontrar durante a inspeção e apenas durante o uso. Será revelado que é um problema de qualidade do produto.

1.2, dano externo
Existem regulamentos rígidos para o transporte de longa distância e carga e descarga de tubos de aço de vidro. Se você não usa lingas macias e transporte de longa distância, não use pranchas de madeira. A tubulação do caminhão de transporte ultrapassa 1,5 m acima do transporte. Durante o enchimento da construção, a distância do tubo é de 0,20 mm. Pedras, tijolos ou enchimento direto causarão danos externos ao tubo de aço de vidro. Durante a construção, não foi descoberto a tempo que ocorreu a sobrecarga de pressão e o vazamento.

1.3, problemas de design
A injeção de água de alta pressão tem alta pressão e grande vibração. Tubos FRP: tubos escalonados, que mudam repentinamente nas direções axial e lateral para gerar empuxo, o que faz com que o fio se separe e se rompa. Além disso, devido aos diferentes materiais de vibração nas peças de conexão das juntas de conversão de aço, estações de medição, cabeças de poço, medidores de vazão e tubos de aço de vidro, os tubos de aço de vidro estão vazando.

1.4. Problemas de qualidade de construção
A construção de tubos de FRP afeta diretamente a vida útil. A qualidade da construção se manifesta principalmente no fato de que a profundidade enterrada não está à altura do projeto, o invólucro de proteção não é usado em rodovias, canais de drenagem, etc., e o centralizador, assento de impulso, suporte fixo, redução de mão de obra e materiais, etc. .não são adicionados ao invólucro de acordo com as especificações. O motivo do vazamento do tubo FRP.

1.5 Fatores externos
A tubulação de injeção de água do FRP passa por uma ampla área, a maioria perto de terras agrícolas ou valas de drenagem. O poste de sinalização foi roubado por uma longa vida útil. Cidades e vilas rurais usam mecanização para realizar a infraestrutura de conservação de água todos os anos, causando danos ao oleoduto e vazamento.


Horário da postagem: 12 de agosto de 2021