专利名称：一种新型混杂纤维拉绕杆的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种拉绕杆，尤其是涉及一种水声对抗系统用的新型混杂纤维拉绕杆，属复合材料领域。
目前，国内在水声对抗系统中常用的拖曳和定位采用的是单一材料制备的拉绕杆，不能很好地满足水听器的正常工作和盘绕存放的要求；采用的制备方法为拉挤工艺，其产品横向强度低，易发生劈裂和扭曲。
为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案一种新型混杂纤维拉绕杆，包括芯杆和外层，其特点为芯杆与外层之间；夹有缠绕层，所述芯杆为纤维树脂合成的实心杆；所述缠绕层为至少两股纤维沿实心杆壁双向缠绕构成，所述外层为附着在缠绕层表面的纤维树脂合成防腐层。
上述的拉绕杆，其特点为所述纤维包括碳纤维、高强玻璃纤维和无碱玻璃纤维。
上述的拉绕杆，其特点为所述树脂为胶液状树脂，选用的胶液状树脂为乙烯基树脂。
上述的拉绕杆，其特点为所述实心杆由经过乙烯基树脂浸渍过的碳纤维挤拉成型，碳纤维与乙烯基树脂混合重量份数比为60～70∶30～40。
上述的拉绕杆，其特点为所述防腐层由经过乙烯基树脂浸渍过的无碱玻璃纤维覆盖而成，无碱玻璃纤维与乙烯基树脂混合重量份数比为50～70∶30～50。
上述的拉绕杆，其特点为所述无碱玻璃纤维以径向方式附着在缠绕层表面。
上述的拉绕杆，其特点为所述缠绕层为网状结构，由二股高强玻璃纤维沿实心杆壁双向缠绕而成。
上述拉绕杆采用多步组合拉绕工艺及其专用设备实现，其步骤为第一步，芯杆的拉制，包括选材、浸胶、预成型、模具拉挤成型；第二步，拉绕杆成型，所述芯杆穿过缠绕轮中心，其缠绕轮上带有缠绕纱，在缠绕轮下侧通过齿轮与电机连接，电机以一定速度带动齿轮转动，实现缠绕轮的双向旋转，缠绕纱双向缠绕在芯杆上，与经过胶浸的玻璃纤维一起进入预成型板，经三块不同模板的预成型，进入模具，挤拉成型为最终产品。
选材为碳纤维、无碱玻璃纤维、高强玻璃纤维，浸胶选用乙烯基树脂，其中碳纤维含量不低于65％；无碱玻璃纤维与高强玻璃纤维含量不低于70％。
拉绕杆专用设备包括芯杆缠绕装置以及拉绕杆缠绕装置。
芯杆缠绕装置基本是由单根碳纤维架、浸胶槽、预成型板、模具组成。其成型方式为碳纤维由碳纤维架外抽出来后进入盛有乙烯基树脂胶液的浸胶槽，通过胶液浸渍的碳纤维通过设置有若干孔洞的预成型板，再经过模具挤拉成型为实心杆，沿牵引方向缠绕为芯杆绕盘。
拉绕杆缠绕装置为在芯杆绕盘两侧设置至少两个无碱玻璃纤维纱架，与无碱玻璃纤维纱架相对应处分别设有盛有乙烯基树脂胶液的胶槽，无碱玻璃纤维经过胶槽浸渍，通过设在第一块模板中心孔周边的孔洞，其孔洞按一定比例呈环形状均匀分布；从芯杆绕盘上的引出芯杆的牵引处设置有至少两个间隔一定距离的缠绕轮，芯杆通过缠绕轮中心处，在缠绕轮上侧带有高强玻璃纤维缠绕纱，缠绕轮下侧通过齿轮分别与电机连接，电机以一定速度带动齿轮转动，带动两个缠绕轮以不同的方向旋转，高强玻璃纤维缠绕纱双向缠绕在芯杆上，经过第一块模板中心孔洞时，与经过胶浸的无碱玻璃纤维附合；再经过第二层模板中心孔洞后，无碱玻璃纤维径向附在高强玻璃纤维缠绕层上，最后进入模具，挤拉成型为拉绕杆。
上述模具的内腔尺寸设定为模具本体尺寸与模具本体尺寸的收缩率比例之和，其模具本体尺寸的收缩率以1～1.5％为标准。
芯杆由碳纤维与乙烯基树脂挤拉成型，其直径至少为4.7mm，芯杆截面积为r2/42，包层的截面积占总截面积比为(1-r2/42)×9/10。
本实用新型拉绕杆横截面分为三部分，中心部分为高强碳纤维与树脂组成的芯杆，碳纤维含量在65％以上，使其弯曲性能得到改善；中间部分为双缠绕层，缠绕层由至少两股高强玻璃纤维以不同方向缠绕成型，可以确保拉绕杆弯曲时不致于劈裂和扭曲，提高了横向强度；采用无碱玻璃纤维经树脂胶液浸渍后径向覆盖方式，覆盖在高强玻璃纤维缠绕层上，形成高断裂延伸率的耐腐蚀层，提高了拉绕杆的耐腐蚀性能；其技术指标保证了使用要求，即制备长40m，直径8mm的芯杆最小拉盘绕直径1m，拉伸弹性模量超过100GPa；盘绕成1.5m直径的绕盘，一年时间后放开，能达到基本恢复直线度1m长弓度小于2cm。
本实用新型针对一定的外层纱数，对预成型模板进行了改进，沿中心位置呈环状均匀分布大小一致的过纱孔；将模具与预成型模板中心准确定位，由模具，预成型模位置为准，调节芯杆绕盘、缠绕轮与缠绕纱的配置、以及牵引夹的位置，使芯杆在水平和垂直两个方向上严格一致，保证了芯杆从抽出，进行缠绕，到入模以及牵引出模具都处于恒定的位置，从而减少的缠绕张力，降低其对芯杆的影响；同时设置芯杆的绕盘方式，从原来的内抽改为外抽，抽出时可调节牵引张力增加张力调节装置，避免的芯杆在模具内的晃动偏移，解决了芯杆易扭曲的问题。
由于本实用新型的产品克服了传统拉挤制品横向强度较低的缺陷，还可广泛适用于玻璃钢管道、大棚支杆以及天线设备等应用领域。
芯杆1内的碳纤维与乙烯基树脂浸渍液的重量份数比为65∶35，防腐层3中无碱玻璃纤维与乙烯基树脂浸渍液的重量份数比为60∶40，直径为8mm内芯的模具内腔设定为5.01mm；其模具内腔尺寸按实际内腔尺寸与其产品出模后收缩率1.5％的和计算设计，内芯所需碳纤维数37股，外包覆层所需玻璃纤维数24股。
如图2所示，芯杆1成型工艺流程为，设置碳纤维架4，采用外抽方式抽出碳纤维，经盛有乙烯基树脂胶液的胶槽5浸渍，浸渍过的碳纤维经过预成型板6，再进入模具7，挤拉成型成碳纤维芯杆，经牵引绕成芯杆绕盘。
如图3所示，拉绕杆成型工艺流程为在芯杆绕盘8两侧设置两个无碱玻璃纤维纱架9，与无碱玻璃纤维纱架9相对应处分别设有盛有乙烯基树脂胶液的胶槽5，无碱玻璃纤维经过胶槽5浸渍，通过预成型模板7上围绕中心孔洞均匀分布的环状孔洞；在芯杆绕盘8的牵引处设有两个间隔一定距离的缠绕轮10，芯杆1通过缠绕轮10中心处，在缠绕轮10上侧带有高强玻璃纤维缠绕纱11，缠绕轮10下侧通过齿轮分别与电机连接，电机以一定速度带动齿轮转动，带动两个缠绕轮10以不同的方向旋转，高强玻璃纤维缠绕纱11双向缠绕在芯杆1上，形成网络状，经过预成型板模板7中心孔洞后，经过胶浸的无碱玻璃纤维与高强玻璃纤维缠绕层附合；再经过预成型模板12中心孔洞后，无碱玻璃纤维径向附在高强玻璃纤维缠绕层上，最后进入模具13挤拉成本实用新型的拉绕杆。
权利要求1.一种新型混杂纤维拉绕杆，包括芯杆和外层，其特征在于芯杆与外层之间；夹有缠绕层，所述芯杆为纤维树脂实心杆；所述缠绕层为至少两股纤维沿实心杆壁双向缠绕构成，所述外层为附着在缠绕层表面的纤维树脂防腐层。
2.根据权利要求1所述的拉绕杆，其特征在于所述纤维包括碳纤维、高强玻璃纤维和无碱玻璃纤维。
3.根据权利要求1所述的拉绕杆，其特征在于所述树脂为胶液状树脂。
4.根据权利要求3所述的拉绕杆，其特征在于所述胶液状树脂为乙烯基树脂。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的拉绕杆，其特征在于所述实心杆由经过乙烯基树脂浸渍过的碳纤维挤拉成型，碳纤维与乙烯基树脂混合重量份数比为60～70∶30～40。
6.根据权利要求1、2、3或4所述的拉绕杆，其特征在于所述防腐层由经过乙烯基树脂浸渍过的无碱玻璃纤维覆盖而成，无碱玻璃纤维与乙烯基树脂混合重量份数比为50～70∶30～50。
7.根据权利要求6所述的拉绕杆，其特征在于所述无碱玻璃纤维以径向方式附着在缠绕层表面。
8.根据权利要求1或2所述的拉绕杆，其特征在于所述缠绕层为网状结构，由二股高强玻璃纤维为沿实心杆壁双向缠绕而成。
专利摘要本实用新型公开了一种新型混杂纤维拉绕杆，属复合材料领域。目的是提供一种适于经常收放和盘绕存放，不易扭曲、质轻、耐腐蚀、横向强度高，直线度恢复好的拉绕杆。采用如下技术方案，一种复合材料拉绕杆，包括芯杆和包层，其特征在于所述芯杆与包层之间；设有一层缠绕层，所述芯杆为实心杆；所述缠绕层为沿实心杆壁缠绕的纤维组成，所述包层为附着在缠绕层外壁的防腐层。其弯曲性能好，将长40米，直径为8～10mm的拉绕杆，盘绕成1.5米直径的绕盘，一年时间后放开能基本恢复直线度，一米弓高小于2厘米，拉伸弹性模量超过100GPa；可适用于玻璃钢管道、大棚支杆以及天线设备等应用领域。
文档编号B63B21/56GK2556119SQ02237760
公开日2003年6月18日 申请日期2002年7月4日 优先权日2002年7月4日
发明者方敏, 邓海岸, 葛正海, 杨德旭 申请人:北京玻璃钢研究设计院