[科普中国]-纤维缠绕成型

在控制张力和预定线型的条件下，以浸有树脂胶液的连续丝缠绕到芯模或模具上来成型增强塑料制品。这种方法只适于制造圆柱形和球形等回转体。

常用的树脂有酚醛树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂等。玻璃纤维是缠绕成型常用的增强材料，它分有捻纤维和无捻纤维两种。1

工艺纤维缠绕是玻璃钢容器及管生产的一种重要成型工艺，由于该法易于实现机械化、自动化，与其他成型工艺方法相比，劳动卫生条件好，劳动强度低，且产品质量稳定，生产成本低，故应用十分广泛。纤维缠绕工艺一般可分为干法缠绕和湿法缠绕两种，玻璃钢管一般采用湿法缠绕。湿法缠绕是将浸胶后的玻璃纤维集束，在一定张力控制下直接缠绕在芯膜上的工艺方法。

缠绕时要使纤维位置稳定不打滑，并均匀连续地布满芯模表面，使相邻纤维既不重叠又不离缝，这就要求纤维按一定规律排布，这一规律称为缠绕规律。纤维从芯模上某一点开始，绕过芯模再回到此起始点，在芯模上形成了一条不重复的缠绕绕型称为标准线，缠绕规律不同、其标准线也不同，缠绕规律由芯模与绕丝头之间的相对运动决定的。缠绕线型的正确设计是保障纤维缠绕产品质量的重要前提。管道使用情况不同，其缠绕线型也不同，缠绕线型可分为：环向缠绕、纵向平面缠绕和螺旋缠绕三种。

原材料树脂：

任意。可以是环氧、不饱和聚酯、乙烯基酯、酚醛等树脂。

纤维：

任意。可以是无捻粗纱、缝编或无纺织物。生产管罐时，常用表面毡、短切原丝作内衬材料。

芯材：

可用。虽然复合材料制品通常是单一壳体，一般不用。

优缺点利用专用的缠绕设备将浸渍过树脂配方料的连绕纤维、在设备的张力作用下，按一定的规律缠绕在具有一定形状的芯模七，然后经加热或常温固化成型后制成制品。其常用的是环氧、不饱和聚酯、酚醛等树脂的配方料。其中，高性能及防腐制品用环氧树脂；耐热、耐烧蚀、耐高温气体冲刷制品用酚醛料；民用产品一般用不饱和聚酯。

纤维常用有捻或无捻的玻璃纤维，高性能制品用碳纤维、芳纶纤维、超高相对分子质量聚乙烯纤维及金属纤维等。

对于用作要承受内压的容器，因纤维有渗透性，所以要在制品内表面附一层内衬，以防止泄漏压力。常用内衬材料有铝材、塑料、橡胶等。

缠绕成型需按制品选用适当的专用缠绕机、成型芯模和缠绕工艺。缠绕工艺的优点如下：

1)由于纤维经拉伸成型，制品中纤维含量高(最高可达80%，体积分数)，所以制品的强度及比强度高；通过不同的缠绕轨迹(如纵向平面、环向平面、螺旋线，正弦缠绕等)及缠绕堆积层数，可调节制品不同方向的强度来适应工作要求。

2)制品内表面光滑，外表面可打磨修饰。

3)生产效率高，可用作大批量生产。

其缺点是制品的力学性能的方向性明显，层间剪切强度低；而且原料、增强材料、缠绕方法等工艺参数必须互相匹配，否则对强度影响较大，不能充分发挥纤维的增强作用；还有就是缠绕设备较复杂，专用性较强。

本词条内容贡献者为:

杨晓红 - 副教授 - 西南大学