纖維纏繞工藝中導(dǎo)絲頭的新思考

牛紹祥

(積水可耐特(河北)科技環(huán)境有限公司，河北 冀州 053200)

纖維纏繞工藝中導(dǎo)絲頭的新思考

牛紹祥

(積水可耐特(河北)科技環(huán)境有限公司，河北 冀州 053200)

現(xiàn)有導(dǎo)絲頭在玻璃鋼纏繞工藝中存在多方面的不足，將其改為無間距導(dǎo)絲頭，將大大改觀玻璃鋼產(chǎn)品性能，降低制造成本，本文對(duì)其作了較詳盡的論述，且對(duì)新導(dǎo)絲頭的結(jié)構(gòu)作了介紹。

玻璃鋼纏繞；無間距導(dǎo)絲頭；纖維張力

1 引 言

玻璃鋼纏繞工藝的出現(xiàn)，充分顯現(xiàn)出玻璃鋼材質(zhì)輕質(zhì)高強(qiáng)的特點(diǎn)?，F(xiàn)有纏繞工藝的導(dǎo)絲頭，是將纖維束均勻布滿玻璃鋼軀體的重要構(gòu)件，幾十年來，導(dǎo)絲頭無論結(jié)構(gòu)怎樣變化，其指導(dǎo)思想是在玻璃鋼的形成表面上將玻璃纖維等距離的均布于紗片寬度上，其特征是一層且有間距。

玻璃纖維間的間距有諸多弊端[1]，其間隔空間由樹脂填充，減弱材料的強(qiáng)度指標(biāo)；增大了材料固化過程中的收縮量[2]，造成應(yīng)力集中，減弱了形體尺寸的穩(wěn)定性；增大了樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)(含量)，減小了纖維含量，增加了成本；由于間距是靠導(dǎo)絲頭上的結(jié)構(gòu)分布的，在導(dǎo)絲頭前并攏的紗線由導(dǎo)絲頭分開，這個(gè)過程往往將纖維拉斷了，也有可能使斷頭被帶入另一支纖維的路徑，俗稱亂紗，為此，導(dǎo)絲頭必須有專人守護(hù)，防止亂砂；由于導(dǎo)絲頭工作時(shí)需要人工看護(hù)，受亂紗幾率及人的適應(yīng)能力的限制，導(dǎo)絲頭的穿紗量很難大幅度的提高，限制了生產(chǎn)能力的提高。

由此可以看出，纖維間間距的存在，是有害的，是應(yīng)努力消除的。在此思想指導(dǎo)下，設(shè)計(jì)并制造出了無間距導(dǎo)絲頭(圖1)。

圖1 無間距導(dǎo)絲頭

2 無間距導(dǎo)絲頭

2.1 無間距導(dǎo)絲頭的結(jié)構(gòu)

無間距導(dǎo)絲頭的結(jié)構(gòu)(圖2)，導(dǎo)絲頭總成通過擺動(dòng)軸被支架在機(jī)座上，在導(dǎo)絲頭的機(jī)架上，固定連接著(纖維)轉(zhuǎn)向桿，同時(shí)，機(jī)架還支撐著絲桿(絲桿設(shè)有正反螺紋)，機(jī)架通過銷軸，鉸接著搖臂，搖臂的一端，簡(jiǎn)支著壓輥，搖臂的另一端，由拉簧拉緊，在拉簧的作用下，搖臂搖擺，使壓輥驅(qū)于轉(zhuǎn)向桿，手輪與絲桿連接。

2.2 無間距導(dǎo)絲頭的工作過程

2.2.1 無間距導(dǎo)絲頭穿紗

拉動(dòng)搖臂(圖3)，使壓輥遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)向桿，同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)(圖2)手輪，使限寬擋桿張開一個(gè)寬度，這樣在轉(zhuǎn)向桿、壓輥與擋桿之間，被圍成一個(gè)面積A，A面積的大小視穿紗方便而定，A面積出現(xiàn)后，就可將紗線逐根的穿入，穿入紗線的數(shù)量視工藝需要而定。

圖2 無間距導(dǎo)絲頭的結(jié)構(gòu)

圖3 無間距導(dǎo)絲頭穿紗工況

2.2.2 無間距導(dǎo)絲頭工作

紗線穿完后(圖4)，放開搖臂，在彈簧的拉動(dòng)下，搖臂轉(zhuǎn)動(dòng)，使壓輥驅(qū)向轉(zhuǎn)向桿，在這過程中，穿入的紗線被壓緊，形成了一個(gè)截面為矩形A’的紗線束。

圖4 無間距導(dǎo)絲頭工作工況

紗線在纏繞之前及在纏繞過程中，均可對(duì)紗束寬窄進(jìn)行調(diào)整，即轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而調(diào)整限寬檔桿的距離。以使紗束的寬度適應(yīng)纏繞工藝需要以其得到均勻平整的纏繞產(chǎn)品。

3 無間距導(dǎo)絲頭的優(yōu)點(diǎn)

3.1 樹脂含量低

由于纖維束是在壓輥壓緊狀態(tài)下形成的，纖維族被壓實(shí)，樹脂被大量擠出，根據(jù)需要(據(jù)纏繞層的功能需要)可選擇更適宜的拉簧，調(diào)整對(duì)纖維族的壓力從而調(diào)整玻璃鋼組織中的纖維含量。通過對(duì)試塊的纖維含量測(cè)試[3]，可達(dá)到86%的纖維殘留量，不難想見，由此會(huì)帶來頗多益處：

3.1.1 強(qiáng)度高

用無間距導(dǎo)絲頭制造的玻璃鋼材料強(qiáng)度大幅提高。眾所周知，纖維是玻璃鋼材料的強(qiáng)度組份。一般導(dǎo)絲頭制造的玻璃鋼產(chǎn)品的纖維含量在60%左右，因此，理論上強(qiáng)度提高：86/60=1.433倍。

3.1.2 尺寸穩(wěn)定

玻璃鋼材料在固化過程中的收縮，實(shí)際上是樹脂組份在固化過程中收縮，因此可以說，無間距導(dǎo)絲頭制造的玻璃鋼產(chǎn)品樹脂含量小，收縮率小，組織中內(nèi)應(yīng)力小，且降低交叉纏繞時(shí)在交叉點(diǎn)處的應(yīng)力集中，同時(shí)穩(wěn)定了形體尺寸，防止產(chǎn)品變形。

3.1.3 成本低

樹脂的價(jià)格比纖維的價(jià)格高，無間距導(dǎo)絲頭制造的玻璃鋼產(chǎn)品，樹脂減少纖維增多，因此該產(chǎn)品比一般導(dǎo)絲頭制造的產(chǎn)品降低了成本。

3.2 無人職守

一般導(dǎo)絲頭工作中。在纖維通過導(dǎo)絲頭的瞬間將纖維分開，導(dǎo)絲頭前經(jīng)常出現(xiàn)紗線并攏的情況，這種時(shí)候，往往將紗線拉斷，更有甚者，斷頭被帶入另一支纖維的路徑，俗稱“亂紗”，因此，導(dǎo)絲頭必須有人守護(hù)，防止亂紗。而無間距導(dǎo)絲頭，沒有將紗分開的過程，無需專人看管，因此可實(shí)現(xiàn)無人職守。

3.3 生產(chǎn)效率高

在導(dǎo)絲頭工作時(shí)，需要專門人員看護(hù)，受亂紗幾率及人的處理能力的限制，導(dǎo)絲頭的穿紗量很難大幅度的提高，一般被限制在50根以內(nèi)，限制了玻璃鋼生產(chǎn)能力的提高，而無間距導(dǎo)絲頭，對(duì)紗的編束能力可提高到1 000根(本文實(shí)驗(yàn)到該紗量)并可以更多，生產(chǎn)效率提高了20倍，在正常纏繞工作時(shí)間內(nèi)，由于沒有亂紗現(xiàn)象的發(fā)生，線速可以提高，另一方面提高了效率，

3.4 張力均勻

前文提到過一般導(dǎo)絲頭布紗量在50根以內(nèi)，也就是說，全部纖維鋪層是每50根一次次鋪上去的，每次鋪上去時(shí)，其張力都影響著前面鋪層的張力又被后續(xù)鋪層張力影響著，即使張力層層遞減，也是參差不齊的。但無間距導(dǎo)絲頭每次導(dǎo)紗量多之又多，在紗束壓向工件的瞬間，相互干擾，達(dá)到平衡后，多余的紗成分會(huì)以降速的形式保持紗線張力的均衡，這樣，纖維紗的纏繞在工件的張力是均勻且一致的[4]。因此說，無間距導(dǎo)絲頭制造的玻璃鋼工件，其纖維張力是一致的，進(jìn)而，會(huì)提高玻璃鋼材質(zhì)的承載能力。

3.5 不刮膠

一般導(dǎo)絲頭將紗分布于工件上之后，紗線往往相互壓擠，將多余的樹脂擠于工件的表層，造成樹脂的流淌滴瀝，需人們手工刮下該表層樹脂回收再用。在12 m長(zhǎng)的工件上，往往有5～6個(gè)人從事刮膠作業(yè)，伴隨纏繞工作的全過程，造成大量的工時(shí)浪費(fèi)。而無間距導(dǎo)絲頭工作時(shí)，可調(diào)整紗束之間的壓緊力，將紗線間的多余樹脂，無保留的在導(dǎo)絲頭工作的同時(shí)被擠出，返回浸膠槽，避免了人為刮膠的工時(shí)浪費(fèi)。降低玻璃鋼的制造成本。

4 結(jié) 語

玻璃鋼纏繞生產(chǎn)的導(dǎo)絲頭改為無間距導(dǎo)絲頭，提高纖維比例，提高材料強(qiáng)度，減小制品的變形量，減少了工人的勞動(dòng)量，提高了生產(chǎn)率，降低了玻璃鋼產(chǎn)品的制造成本。

[1] 馬麗，王磊.淺析雙導(dǎo)絲頭纏繞工藝[J].玻璃鋼/復(fù)合材料，2004(4)：27-28.

[1] 王榮秋.固化樹脂收縮率測(cè)量的幾種方式[J].纖維復(fù)合材料，1994,11(2)：40-45.

[3] 王春香.纖維纏繞過程中的張力分析[J].復(fù)合材料學(xué)報(bào)，2002(3)：120-123.

[4] HB7736.5.復(fù)合材料預(yù)浸物理性能試驗(yàn)方法第5部分：樹脂含量的測(cè)定[S] .2004．

New Thinking Offiber Guider in Filament Winding Process

NIU Shaoxiang

(Sekisui KNT(Hebei)Environmental Technology Co.Ltd., Jizhou, Hebei 053200 )

Existing fiber guider in FRP winding process has many deficiencies.Change it into gapless fiber guider, will greatly improve performance of FRP products, reduce manufacturing cost.This paper detailed elaboration, also introduced the structure of the new guider.

filament winding；gapless fiber guider；fiber tension

2015-01-12)

牛紹祥(1957-)，男，河北人，碩士，工程師。研究方向：從事玻璃鋼設(shè)備設(shè)計(jì)制造。